Die Geschichte von Star ☆ Twinkle Precure beginnt, als die Protagonistin Hikaru die Aliens Lala, Prunce und Fuwa trifft, während sie den Nachthimmel beobachtet. Sie erfährt vom „Sternen Palast", wo die 12 Sternprinzessinnen der Konstellationen das Gleichgewicht des Universums bewahrten, bis sie angegriffen wurden. Lala sucht nach den legendären Precure-Kriegern, um die 12 verstreuten „Farbstifte der Sternprinzessinen" zu finden und die Prinzessinnen wiederzubeleben. Wenn Fuwa von einem Feind gefangen genommen wird, möchte Hikaru Fuwa retten und ein „Farb-Anhänger der Sternen“ und „Farbstift der Sternen“ scheinen sich in Cure Star zu verwandeln. Von da an arbeitet sie daran, die Stifte zu sammeln und Fuwa zu erziehen, die der Schlüssel zur Wiederbelebung der Prinzessinnen ist.