Quatro garotas entram no clube de tênis do colégio Kameido High School, mas nenhumas delas sabe realmente jogar. Oshimoto Yuri é a única sã do clube, em meio a tantas personalidades excêntricas. Shinjou Kanae é totalmente inepta ao tênis, Takamiya Nasuno tenta resolver todos os problemas com dinheiro e Bandou Marimo, que apesar da sua aparência elegante, é bastante pervertida.
A história gira em torno de um garoto chamado Makoto Niwa. Ele vive com a família de sua tia, pois seus pais estão viajando a negócios. É lá onde ele se encontra com sua prima, uma misteriosa garota chamada Touwa Erio, que tem um comportamento anormal, como o de andar enrolada em um cobertor e se denominar alienígena. Erio, havia desaparecido há meio ano e foi encontrada boiando no mar. Ela não lembra de nada sobre o que aconteceu durante esse período de tempo, mas começou a pensar que era de fato uma alienígena.
Yukishiro Nanako é uma garota fofa e alegre do ensino médio com uma peculiaridade - em vez de comunicação verbal, ela escreve poemas senryuu para transmitir seus pensamentos. Junto com o ex-delinquente Busujima Eiji, eles são iniciantes do Clube de Literatura da escola. Mesmo que Nanako não fale, com o poder de senryuu, o adorável par não tem nenhum problema em aproveitar sua divertida vida escolar através de 5-7-5 sílabas.
Quando Ao estava no jardim de infância, ela costumava sorrir e contar de forma inocente a seus colegas como seu pai (um autor best-seller de novels eróticas) escolheu seu nome: A de Apple e O de Orgia. Esse dia ainda a assombra 10 anos depois, enquanto ela estuda desesperadamente com um único objetivo em mente: entrar em uma universidade de elite e ganhar independência para se ver livre de seu pai. Ela não tem tempo para pensar em relacionamentos, ou ao menos assim ela pensava, até que um dos garotos da sua turma se declara para ela. Ela tenta fazê-lo desistir, mas ele continua insistindo, enquanto a mente dela começa a explodir com pensamentos eróticos, e ela descobre que seu pai a influenciou mais do que podia imaginar.
Otonashi acorda e descobre que está morto. Uma menina chamada Yuri explica que eles estão na vida após a morte, e Otonashi percebe que a única coisa que ele se lembra de si mesmo é o seu nome. Yuri lhe conta que ela lidera a Shinda Sekai Sensen e guerreia contra uma garota chamada Tenshi. Incapaz de acreditar que Tenshi é maligna, Otonashi tenta falar com ela, mas o encontro não ocorre como imaginava. Otonashi decide juntar-se a SSS e lutar contra Tenshi, mas esta estranhamente atraído por ela. Ao tentar recuperar suas memórias e compreender Tenshi, ele gradualmente desvenda os mistérios da vida após a morte.
Hanako, uma estudante atleticamente proficiente, mas de cabeça grossa, com um senso de moda esquisito, joga um jogo com a estudante de transferência americana Olivia. No entanto, seu vigor irritou seu colega de classe Kasuki, que não gosta de jogar, já que ela sempre foi provada por sua irmã por ser ruim com eles. Com um rumo dos acontecimentos, descobriu-se que Hanako é terrível em inglês. Assim, ela pediu a sua colega estrangeira, Olivia, para ajudá-la, mas Olivia, que é nascida e criada no Japão com pais estrangeiros, não sabe falar inglês de verdade! Assista à comédia surreal da vida escolar dessas três garotas.
Lucky Star narra a história de um grupo de 4 estudantes, cada uma com uma personalidade única. A personagem principal da trama é Konata Izumi, uma jovem atlética e inteligente que apesar disso, é muito preguiçosa na escola devido seu amor por animes, videogames e falta de interesse pelos demais. A série passa com as quatro personagens principais em seu primeiro ano da escola secundária.
