主人公宙见晓斗在小学的时候，遇见了热爱天文的同班同学帚星光和转学生天之川沙夜。沙夜拥有蓝色和黄色的异色瞳，晓斗赞扬她的双眼像天鹅座β，但导致沙夜误解，最后晓斗向她展示了有“冬季的天鹅座β”之称的大犬座 145，消除了她的误会；晓斗、光和沙夜三人也成为了好朋友，一同观星。比他们低一个年级的日下部来露娜也对天文产生了兴趣，一直希望加入他们。

一天，晓斗三人得知附近即将建设水坝，他们居住的村庄将被淹没，光也会搬家，离开他们。想要守护家乡和挚友的三人希望通过制作天文观测日志赢得公众关注来阻止水坝建设，但是失败了。与此同时，沙夜对晓斗产生了恋爱感情。光知道了沙夜的感情之后，开始找机会撮合他们二人，……显示全部还谎称自己对天文失去了兴趣，结果与晓斗吵架。沙夜写了一封情书，光将其转交给晓斗。晓斗以为情书是光的，愤怒的他没有拆开阅读。没有等到回复的沙夜以为自己被拒绝，心情低落，开始与晓斗保持距离；光也搬离村庄，三人最终疏远，晓斗也放弃了观星。来露娜将沙夜与晓斗保持距离的行为解读为沙夜在晓斗失去好友光的时候抛弃了他，开始仇视沙夜。

四年过去，村庄已经因水坝建立而淹没。晓斗等人搬迁到的城市光污染日益严重，夜空中可观看的星星也日益减少。就读星野第一高中的晓斗虽然加入了天文社但却不观星，被学校的学生称为“不观星的天文社员”。他与沙夜的关系重新变好，沙夜时不时会照顾他。某一天晓斗收到了明光学院天文社长白鸟织姬的邀请，织姬希望复活多个学校天文部之间的交流活动“六连星集会”。晓斗原本不打算参加，但在一次观星活动中与昔日的青梅竹马帚星光再次相遇 [5]。在晓斗的提议下，六连星集会成功制作了一副杜布森望远镜，顺利开光。晓斗也重拾了对天文的乐趣，留在了六连星集会，他与光和沙夜的关系也重新变好。在制作望远镜的时候，晓斗得知光即将再次搬家。光也得知晓斗一直没有阅读那份情书，遂要求晓斗归还情书。

取决于玩家是否选择归还情书，游戏分为两条线路。玩家若归还情书，则在光搬家后，白鸟织姬面临毕业，日下部来露娜也面临升学考试，她想考入白鸟织姬所就读的明光学院。玩家可以进入织姬或来露娜的线路。玩家若不归还情书，则在一次机缘下，晓斗阅读了情书，发现了情书的主人其实是沙夜。沙夜向晓斗告白，但希望晓斗等到光一年之后再次回到他们身边时再作答复。一年之后，白鸟织姬顺利毕业；日下部来露娜顺利考取明光学院，加入了六连星集会。光回到他们身边，面对即将到来的 12 月双子座流星雨，提出了“星光计划”，号召所有人在流星雨当日熄灭灯光，欣赏流星雨。玩家可以进入光或沙夜的线路。