《超时空少女》的剧情十分特别，主角 Zenon 是一位活在2049年的13岁女孩，由于父母是太空站上的研究人员，所以 Zenon 从出生就一直生活在太空站上，从来就没有回到过地球的故乡。然而，有一回她却因为犯了一些过错，因此被惩罚要到地球上去短期生活，她虽然离开了太空站，但仍然与好朋友 Nebula 保持连线，虽然她在地球也交了好朋友，但当她得知有人意图要对太空站不利，就决定潜入即将到太空站演唱之摇滚歌手的太空船中，要赶回太空站揭发坏人的阴谋。