Sejak kecil, Tomoki Sakurai selalu terbangun dengan air mata setelah bermimpi tentang seorang malaikat. Teman masa kecilnya Sohara Mitsuki mengkhawatirkan hal ini dan memutuskan untuk mencari bantuan dari Eishirou Sugata, seorang maniak langit yang eksentrik. Dia menyimpulkan bahwa mimpi Tomoki tidak diragukan lagi terkait dengan apa yang dikenal sebagai Dunia Baru, anomali mengambang yang ilmuwan telah gagal untuk mengerti. Memperoleh anggota pertama New World Discovery Club, Eishirou menjadwalkan waktu untuk bertemu untuk mengamati misteri di langit. Hari itu, kehidupan damai Tomoki berubah selamanya ketika seorang gadis aneh jatuh dari langit dan mulai memanggilnya master.Sora tidak ada Otoshimono mengikuti aktivitas harian New World Discovery Club saat mereka mulai belajar lebih banyak tentang Angeloids yang telah tiba pada Bumi.