《火箭少女》主要描寫了一群普通女子高中生如何成為出色的宇航員並最終踏上載人火箭升空之路的故事。
　　所羅門宇宙協會（簡稱SSA）是以完成日本首次載人火箭升空為目標，活躍在南太平洋所羅門群島等諸島之間的組織。然，被寄予厚望的的LS-7新型火箭卻屢次升空失敗。終於，SSA所長那須田接到了日本政府“下一次的載人火箭升空，隻能成功不能失敗”的最終指令。如果再次失敗，所有的計劃都將被終止，SSA麵臨著前所未有的壓力和考驗。
　　經過研究，那須田決定啟用有發射成功記錄的舊機型LS-5。LS-5就機型設計本身而言沒有任何BUG，為了減輕發射時的一切載重量，提高發射升空的成功率，宇航員安川晴行必須進行魔鬼式減重計劃。在尋找不堪忍受而出逃的安川晴行時，那須田以及醫學主任旭川偶然遇到了為找父親隻身來到橫濱的名校女高中生森田由佳利，於是便萌生了何不讓身體輕盈的女高中生來完成宇航任務的想法……
　　由佳利隨即接受了高強度的宇航員速成訓練。（太可憐了……走在路上尋親就被拉去充壯丁）
　　最終，亮麗的女高中生們能否完美的衝破大氣層完成載人飛行呢？校規森嚴的名校，嚴禁學員在外打工（這能算打工麽），我們的由佳利會因此而被迫退學麽？一切迷題，將會在動畫中為大家解開，敬請期待。