大阪の広告代理店に勤める望月飛鳥(木竜麻生)。30代に突入してからというもの、日々上司や部下の間に挟まれて仕事に忙殺されていた。そんな飛鳥の前に、かつての同級生・日比野ひかり(森田望智)が13年ぶりに現れた。飛鳥は高校時代、ひかりを含めた天文部の友人たちと「一緒に宇宙に行こう」と約束をしていたことを思い出す。夢に蓋をしながら生きていた飛鳥と違い、ひかりは大人になってからも宇宙飛行士になることを本気で目指していた。しかし、そんなひかりの夢は、宇宙飛行士選抜試験を受ける直前、絶たれてしまったという。落ち込むひかりに、飛鳥は「〈超小型人工衛星〉だったら、今の私たちだって宇宙を目指すことができるかもしれない…!」と提案する。 あの頃の夢をもう一度追いかけるため、飛鳥はかつての天文部の友人たちを集めることに。自由奔放な周(片山友希)、しっかり者の晴子(伊藤万理華)。あの頃の4人が集まれば、もう一度宇宙を目指せるんじゃないか…!高校のとき以来、再集結した飛鳥たち天文部4人は、さっそく人工衛星を作り始める。 しかし、知識も資金もない飛鳥たちだけでは、途方もなく遠い宇宙への道…。同じく宇宙を目指す大学生の金澤彗(奥平大兼)からは「素人だけで人工衛星作ろうなんて厳しくないですか?」とばっさり切り捨てられる。夢と現実のはざまで、彼女たち4人はそれでも宇宙へと手を伸ばす。 立場、責任、世間体…大人になるにつれ、地球の重力は少しずつ重くなっていく だからこそ、彼女たちはかつての夢と友情を胸に《無重力の宙》を目指すのだ―――