《地球外少年少女》的故事发生在2045年，舞台是日本制造的太空站“安心”。出生于月球的少年“登矢”和青梅竹马“心叶”正在太空站接受复健，希望将来能够移居地球。与此同时，首次踏上宇宙旅程的地球少年“大洋”、少女“美衣奈”与“博士”也来到这里。意外的是，一场太空站与彗星相撞的事故突然发生，几个孩子因此被困其中。
与大人失去联系、网络也被切断后，身处封闭空间的孩子们时而争执，时而彼此扶持。他们必须携手应对减压、EVA（宇宙游泳）以及微型机械失控等一系列危机，在险象环生的太空环境中寻找生存下去的方法。
