Miyu Kozuki è una ragazzina di 12 anni che è costretta a trasferirsi a tempo indefinito a casa Saionji. I suoi genitori sono infatti astronauti e sono stati convocati dalla NASA per una missione. La madre non ci pensa due volte ad accettare, solo che resta il problema di dove sistemare la figlia... risolto appunto lasciandola da un loro vecchio amico! La ragazzina è un po' stupita ma non molto preoccupata... fino a quando non scopre che dovrà abitare in un tempio! Un po' depressa va a farsi un bagno e mentre sta tranquillamente uscendo dalla vasca la porta si apre e un ragazzo carinissimo entra e appena la vede resta stupefatto e senza parole...!
A cena viene spiegata la situazione. Il ragazzo si chiama Kanata Saionji e non è altro che il figlio del padrone del tempio^^". Sono tutti e due indispettiti da questa situazione, della quale non sapevano niente, e il signor Saionji cerca di mettere pace, dicendo che finchè c'è lui non dovranno preoccuparsi di niente... quando squilla il telefono e gli viene accordato il permesso di meditare in India... e di partire subito! A nulla serve la rabbia dei due ragazzi che si trovano a mangiare soli, con la tensione alle stelle.
A un certo punto sentono un rumore venire da fuori e si precipitano a vedere. A terra ci sta una piccola astronave e un tenerissimo bambino biondo gli si avvicina... Miyu e Kanata sono stupitissimi!
Da qui le vicende di Ufo Baby si evolveranno. Comparirà Baumiao l'Alien Sitter di Lou, il piccolo alieno atterrato al tempio Saionji. I quattro, vivendo insieme, diventeranno come una vera famiglia, tanto più che Lou chiama Miyu e Kanata "Mamma" e "Papà", convinto che loro siano i suoi veri genitori! Ma ovviamente non lo sono, e i suoi veri parenti lo stanno cercando, lo rivogliono indietro e chiedono a Miyu e Kanata di accudirlo fino al loro arrivo... riusciranno a separarsi davvero, dopo tutto quel tempo che hanno passato insieme?