高校生の桜井ナミは、祖母の遺品整理中に屋根裏で奇妙なテディベアを見つける。縫い目が光り、声を発するそのぬいぐるみは自らを「アストロ」と名乗り、「ぬいぐるみ銀河」から来た宇宙航行ぬいぐるみだと語った。 　銀河では縫い目がほつれて存在が崩壊する「ほつれ病」が流行し、その治療の鍵となる「愛情の糸」を求めて地球に降り立ったという。ナミの祖母は強い愛情を持つ人物で、彼女の孫であるナミもまた特別な力を秘めていた。アストロに導かれ、ナミはテディベア型宇宙船「テディ・エンタープライズ号」でぬいぐるみ銀河へ旅立つ。 　彼らは愛情エネルギーを抽出する施設「パンダ・ファクトリー」を訪れるが、そこでもほつれ病が深刻化していた。工場長ルナによれば、ナミ自身が「愛情の糸」の源泉であり、その力でぬいぐるみたちを癒せるという。実際にナミは幼い頃の思い出を呼び起こし、ほつれかけた縫い目を金色の糸で修復し、多くのぬいぐるみを救った。 　しかし病気は自然発生ではなく、「効率化同盟」と呼ばれる組織による罠だった。彼らは感情を不要とみなし、宇宙からぬいぐるみを排除しようとしていたのだ。やがて同盟の艦隊が襲来。ナミはアストロと共に愛情エネルギーを武器に戦い、捕らわれていたぬいぐるみたちを解放する。 　最終的には同盟の旗艦「ロジック・エンペラー」と指導者メカニクスと対峙。圧倒的な愛情共鳴により、彼ですら初めて感情に触れ、改心していく。戦いののち、ぬいぐるみと機械は協力し、効率と愛情を両立させた新しい宇宙を築き始める。 　地球へ戻ったナミもまた心を変えられ、やがて大学で「ぬいぐるみ宇宙工学」を研究するようになる。アストロと共に、愛情を燃料に無限の宇宙を旅し続ける彼女の航路は、今も続いている。