木之幡米拉（高柳知葉 配音）曾經(jīng)和一個(gè)男孩許下了“尋找小行星”的約定，隨著時(shí)間的而流失，雖然米拉和這個(gè)男孩早已經(jīng)沒有了任何的聯(lián)系，但這個(gè)約定卻依然被銘記在米拉的心間。為了完成約定，升上高中的米拉加入了學(xué)校的天文社，哪知道為了節(jié)省社團(tuán)經(jīng)費(fèi)，天文社竟然于今年同地質(zhì)社合并，變成了地學(xué)社。個(gè)性老實(shí)，沉默寡言，甚至有些害羞的真中蒼（山口愛 配音）、雖然身為學(xué)姐，但卻異常柔弱的豬瀨舞（指出球亞 配音）、常常因?yàn)檫^于認(rèn)真的性格而被別人誤以為在生氣的櫻井美景（東山奈央 配音）、性格大大咧咧，總是活在自己的世界里的森野真理（上坂堇 配音），對(duì)于天空的熱愛將這些個(gè)性迥異的女孩聯(lián)結(jié)到了一起。

　　在平常人看不見的空間“護(hù)星界”中，居住著一群擁有超能力“護(hù)星之力”的“護(hù)星天使”，他們遵守著“自己的力量是用于保衛(wèi)母星地球和人類”這一信條，每當(dāng)?shù)厍蛳萑胛C(jī)時(shí)，他們便挺身而出。
　　但在某天，護(hù)星天使用于往返“護(hù)星界”和“地上界”的工具“天之塔”被宇宙虐滅集團(tuán)ウォースター破壞，護(hù)星天使因此無法前往地球。在ウォースター入侵的陰影下，地球危機(jī)一觸即發(fā)……
　　幸好在天之塔被破壞前，有五個(gè)年輕的護(hù)星天使偶然造訪地上界。為了保衛(wèi)地球，停留在地上界的五人組成了“天裝戰(zhàn)隊(duì)護(hù)星者”。

百變校巴和小朋友開心的火星游學(xué)之旅繼續(xù)展開。他們深入探訪火星上的不同人造天穹，感受人類利用火星獨(dú)特的地理環(huán)境與自然景觀，積極開發(fā)和建設(shè)火星的創(chuàng)造性成果。他們參觀天空天穹，感受作為地球和火星物資中轉(zhuǎn)站的繁忙；來到未來的火星之肺生機(jī)天穹，參與拯救小藍(lán)藻，重建生機(jī)天穹的任務(wù)；深入海洋天穹，探訪在海底生活的各種仿生海洋生物。在他們的冒險(xiǎn)中，灰灰哥哥引發(fā)各種大大小小的危機(jī)。這時(shí)，百變校巴變身多種形態(tài)，迎難而上，化解危機(jī)，讓小朋友們火星游學(xué)之旅充滿歡樂與笑聲。