В маленьком городке живут три девочки, которые называют себя Трёхцветные звёздочки. Им по шесть-семь лет, и они уверены, что их миссия — защищать мир от тайных угроз, которые взрослые просто не замечают. Команду возглавляет решительная и немного заносчивая Сацуки, которая носит красное и считает себя лидером. Её лучшая подруга — спокойная и рассудительная Котоми, предпочитающая синий цвет и всегда пытающаяся удержать подруг от слишком опасных затей. Замыкает тройку застенчивая и добрая Нон, которая носит розовое и чаще всего просто следует за старшими, хотя именно её неожиданные идеи часто оказываются самыми верными. Вместе они патрулируют окрестности, ищут следы инопланетян, выслеживают подозрительных незнакомцев и пытаются наладить контакт с бродячими котами, которых подозревают в шпионаже. Их штаб — старый деревянный домик на дереве, куда они приносят найденные «улики»: странные камешки, потерянные ключи и сломанные игрушки.
Но главное приключение разворачивается не в вымышленных битвах, а в их повседневной жизни. Девочки живут в одном дворе, и их семьи тесно связаны. Отец Сацуки — полицейский, который устаёт после смен и не всегда понимает дочкины фантазии. Мама Котоми работает в больнице и часто задерживается, оставляя дочь на попечение старшего брата-подростка, который вечно сидит в телефоне. А Нон живёт с бабушкой и дедушкой, потому что её родители в разводе, и она очень скучает по маме, которая приезжает редко. Через свои игры девочки пытаются осмыслить взрослый мир, который кажется им сложным и нелогичным. Они искренне верят, что если поймать космического пришельца, то папа Сацуки перестанет грустить, если найти волшебный камень, то мама Котоми будет чаще бывать дома, а если подружиться с духом дерева, то родители Нон снова будут вместе. Их фантазии переплетаются с реальностью, и зритель видит, как за каждой детской выдумкой стоит глубокая потребность в тепле, внимании и любви. Это очень трогательное и смешное аниме о том, как дети пытаются защитить не столько мир, сколько хрупкое счастье своих близких, используя для этого всё своё безграничное воображение и чистоту сердец.
