空美町に住む桜井智樹は、「平和が一番」をモットーにするエッチな中学生。ただ一つ普通じゃないことといえば、顔さえ思い出せない女の子が現れる夢をよく見ること。そんなある日、守形英四郎のいる新大陸発見部へ入部することとなり、ある日の夜、新大陸が空美町上空に来ているとして新大陸直下へ向かう。 すると、空から自称「愛玩用エンジェロイド」である天使の少女イカロスが降ってきた。イカロスと出会い、鎖で結ばれることになった。
イカロスは特殊な能力を持ち、智樹の願いを何でも叶えてくれるという。智樹はイカロスと同居しながらもこれまでと同じ日常を過ごせることを願っていたが、やがて新たなエンジェロイドが智樹の元へと迫り、平和が狂ってゆく。
そして、イカロスは記憶を失っており、本当は戦闘用エンジェロイドであることを知り、さらに空美町上空に存在する謎の大陸「シナプス」の存在へと近づき、シナプスの陰謀に巻き込まれていく。やがて智樹は「身近な非現実」を知ることとなる。何のためにエンジェロイドが作られたのか？なぜ智樹のもとにエンジェロイドが？シナプスの正体とは？自分の夢の真実とは？真実へ近づいていくうちに、智樹の平和な日常が大きく変化していく。
Ever since he was a child, Tomoki Sakurai has always woke up with tears after a dream of an angel. His childhood friend Sohara Mitsuki worries about this and decides to seek the help of Eishirou Sugata, an eccentric sky maniac. He concludes that Tomoki’s dream is undoubtedly connected to what is known as the New World, a floating anomaly that scientists have failed to understand.
Recruiting the New World Discovery Club’s first members, Eishirou schedules a time to meet up in order to observe the mystery in the sky. That day, Tomoki’s peaceful life is changed forever when a strange girl falls from the sky and begins to call him master.
Sora no Otoshimono follows the daily activities of the New World Discovery Club as they begin to learn more about the Angeloids that have arrived on Earth.
