男主角野矢一樹作為公立海老棲川高校的新生，對天文感興趣的他本想加入天文部，但卻錯入部室，最終成為了原本只由女生組成的天悶部的成員。在天悶部里，有常常搞出問題來的戶田山響子、天悶部的唯一常識人廣松理圭、腐女子金森羽片以及副部長大庭蓮實。關于天悶部，部員需要有驚人的妄想力，從此野矢一樹便與這些個性鮮明的天悶部女生部員們展開輕松搞笑的校園生活。