プラネタリウム好きの高校生・碓井十夜（うすい・とうや）は、ある日クラスメイトの・桐山涼（きりやま・りょう）から出された「学校に昔から伝わる謎」を解いたことがきっかけで、放課後に謎解き遊びをする「星空探偵」の活動に誘われる。彼らの活動拠点は、「高い天井を持ち、滑らかな壁面いっぱいに、しっとりとした夜空と、それを彩る宝石箱をひっくり返したような星々を全視界に映すーープラネタリウムと喫茶店を融合させた空間」--『星空喫茶』だ。舞台は西東京、プラネタリウムの煌きのもと、星座の逸話に絡む日常の謎を解くうちに、彼らは、自分自身に纏わるひとつの大きな謎と向き合うことになる……！？