A história começa quando Hoshina Hikaru, uma garota animada e curiosa, conhece Lala, Prunce e Fuwa, três alienígenas, enquanto observava o céu da noite. Ela então toma conhecimento do "Palácio das Estrelas", o lugar de onde as 12 Princesas das Estrelas (cada uma representando uma constelação diferente) mantinham o equilíbrio do universo até serem atacadas.
Lala está em busca das guerreiras lendárias Precure para ajudá-la a encontrar as 12 "Princess Star Color Pens", que se espalharam, e reviver as princesas.
Ao ver Fuwa ser capturada por um inimigo, Hikaru deseja salvá-la e um Star Color Pendant e Star Color Pen aparecem diante dela, permitindo que ela se transforme em Cure Star!
Daí em diante, ela precisará trabalhar para coletar as canetas e criar Fuwa que, de alguma forma, é a chave para reviver as princesas.