刚刚升入高中的雪村葵（井口裕香 配音）是一个性格内向到有些古怪的女孩子，她不擅长与人交际，更乐于独自一人宅在家中尝试各种有趣事物，即使被同学疏远也全不介意。童年的她曾经热衷爬山，但在一次攀登公园器材时摔成了骨折，从此罹患恐高症。开学第一天，小葵便与小学时代的朋友日向（阿澄佳奈 配音）重逢。当年两个小家伙曾共同爬上山顶，见识了壮美的自然风光，更相约日后再攀高峰。小葵早已忘掉当初的誓言，但乐观开朗的日向却记着彼此的约定。看来小葵真到了走出家门，回归大自然怀抱的时候了……

故事发生在美丽的小村庄村川村，时值暑期，夏纪、小周以及小清等五名小学生，在校舍里进行暑期合宿活动。为了找回失踪的宠物小兔，五人进入深山探寻，意外发现了深山里的神秘怪圈，而且还发现了一只受伤的小狗。被五人救下的小狗醒后居然开口说话，他自称是来自犬星的宇宙人，名字叫波奇，他来地球为了一种早已绝种的植物。 为了报答五人的救命之恩，波奇决定实现他们探索宇宙的愿望。于是，一个外形像小狗的外星人，以及五名小学生，展开了他们精彩纷呈的宇宙之旅。

平凡的中学生鹿目圆（悠木碧 配音）有一个美满的家庭，在生活中她是个性格温顺又有爱心的好孩子。转学生晓美焰（斋藤千和 配音）的出现打破了小圆平静的生活，这个性格酷酷又体弱多病的黑长直少女似乎对小圆有着什么难言之隐。命运中的相遇出现了，小圆在路边救下了一只浑身是伤的奇怪动物 ，没想到这只动物居然会说人类的语言。它告诉小圆它的名字叫丘比（加藤英美里 配音），并且提出了一个特殊的要求，它希望小圆能够和它签订契约成为魔法少女。 魔法少女是这个世界中一种特殊的存在，她们肩负着和魔女战斗的使命，作为报酬，丘比可以实现她们任意的一个愿望。在战斗的过程中，小圆发现魔法少女这个职业并非故事里所描绘的那么美好，随时有着牺牲的可能。并且，随着战斗的升级，一个关乎于她自己的残酷真相正在逐步的浮出水面。