木の幡ミラは、幼少期から好奇心旺盛で人なつっこい元気な女の子です。あるキャンプの夜に出会った「アオ」という男の子（実は女の子だった）に自分の名前と同じミラという惑星が実在することを教えられ、天文学にハマっていきます。高校に入学したら絶対に「天文部」に入部しようと楽しみにしていたのですが、なんとその高校には天文部はありませんでした。がっかりするミラですが、先生から部員が少ないため、地質研究会と合併したと聞かされて安心します。

アオは、もともと星に関心があった女の子ですが、口数が少なくどちらかというと暗いため、ミラからはずっと男の子だと勘違いされたままでした。そして、高校でミラと奇跡の再会を果たし、びっくりします。ミラが「あの約束は憶えているか」と確認しますが、アオもしっかり憶えていました。天文学に関する知識が部員の中で一番豊富なため、ミラにいろいろ天文学について教えてあげることもあります。おとなしい性格ですが、毎晩ミラと電話で夜空を見ながらお話することになります。

猪瀬舞は地質班の２年生ですが、かわいいキャラなので、とてもアオやミラの上級生にはみえません。攻撃的でもなく、特段くらいタイプでもない穏健派ですが、天文班と地質班に分断された地学部の今後の活動について、とりあえず地学部新聞を作成しようとアイデアを出すなど、それなりに部内での立ち位置を確立しています。アニメの中でも言及していますが、舞は天文班と地質班を繋ぐ蝶番のような役割を担っています。

桜井美景は、地質班の３年生で地学部の副部長です。部長の森野よりも性格はきつそうなので、美景が部長でもよかったのではないかと思いますが、穏やかな性格の方をトップに据えたのだろうと考えられます。新入部員に「あなたは、地質班それとも天文班？」といきなり詰問するなど、若干天文部への対抗心が見え隠れします。しっかり者であり、勢いで突っ走るところもありますが、それを横でしっかりサポートして、美景の暴走を抑制しているのが猪瀬舞ということになります。

森野真理は、地学部の部長ですが、ミラやアオイと同じ天文班です。さすが部長に選出されるだけあって、バランス感覚に優れ、性格的にも穏健派に入ります。天文班は３年の自分１人かと思っていたのですが、いきなり新入生が２人も入部してきて、天文班の方が人数的に逆転し優勢となったことで胸をなで下ろしたようです。常に沈着冷静に物事を進めていくタイプですが、文化祭で「セクシープラネタリウム」なる出し物を企画するなどユーモアに溢れた面もあります。

「恋する小惑星」の制作スタッフは、「私に天使が舞い降りた！」のスタッフが再集結しています。
監督は平牧大輔でキャラクターデザインは「うちのメイドがウザすぎる！」でもタッグを組んだ山崎淳が努めます。このコンビが創り出す世界観は、ギャグアニメ方向でもなく、格好良い系でもなく、セクシー系でもない中性的で穏やかな世界観を醸し出します。したがって、極振れがないので安心してホッコリしながら観ていられるアニメーションになることが予想されます。
奇跡や友情、友だちとの絆などを大切に育んでいくストーリー展開になることが予想され、特にミラとアオが女子高生というキラキラした年代をどのように生活していくのかが見どころです。その核となるテーマが、天文学と地質学を通して描かれるので、非現実的な魔法とか学生アイドルといった余計な要素がなく、本当にありがちな日常の女子高生の学園アニメとして楽しめます。
「「恋する小惑星」「に登場する部員たちが魅力的で、平牧作品に欠かせない奇跡と友情がしっかり盛り込まれた冬アニメです。