Planetes segue la storia di un gruppo di netturbini spaziali della Sezione Space Debris, una unità della Technora Corporation, il cui compito consiste nel prevenire danni o distruzioni di satelliti, stazioni orbitanti e navi spaziali da parte di rottami e detriti liberi di vagare lungo l'orbita terrestre (quello che spesso viene anche definito inquinamento spaziale o anche in inglese space debris).Per farlo si servono di una nave spaziale vecchia di trent'anni, la DS-12, ribattezzata dal proprio equipaggio Toy box, e di Attività extraveicolari cui sono stati precedentemente addestrati.
Siamo nell'anno 2075 e la colonizzazione dello spazio sembra essere diventata realtà. Sulla Luna è stata costruita una stazione permanente come punto di partenza per la colonizzazione di Marte e degli altri pianeti del Sistema Solare. Non tutti però sono favoreli a questa scelta. Organi clandestini come il "Fronte per la Difesa Stellare", attivo anche sul fronte terroristico, è deciso a contestare le nazioni più potenti del pianeta per impedire all'uomo di sprecare tutte le proprie risorse per la soddisfazione di un desiderio meramente egoistico.I netturbini spaziali della Technora si ritroveranno dunque spesso coinvolti nei piani di sabotaggio e nelle azioni dimostrative del gruppo terroristico e saranno costretti a svolgere il proprio lavoro in condizioni altamente proibitive. Ma la storia più che parlare di faide tra organizzazioni o lotte intestine alla Terra, parla semplicemente di loro, dei loro problemi e della loro solitudine. La Sezione Debris è considerata la sezione meno importante dell'azienda (spesso viene chiamata in modo dispregiativo "sezione han" che in giapponese vuol dire superficiale, insignificante) e i suoi membri sono costretti a lavorare duramente per dimostrare il proprio valore e realizzare i propri sogni.
Gli episodi girano a volte attorno alla raccolta dei debris, ma più spesso questo pretesto viene utilizzato solo come metodo narrativo per poter sviluppare i personaggi e i loro rapporti emotivi. Lassù, nello spazio, ci si sente dannatamente piccoli e soli e ci si interroga spesso sul perché delle proprie esistenze, sul perché della vita umana, e persino sull'esistenza di Dio.
La storia è strutturata in modo da non lasciare nulla al caso: tutte le situazioni descritte si basano su presupposti scientifici veri e delineano un mondo coerente e realistico degno dei migliori romanzi di fantascienza.
Altri elementi di spicco nella trama includono un'imminente missione esplorativa su Giove a bordo della nave sperimentale Von Braun, alimentata da motori tandem-mirror a fusione nucleare 3HE, e i tentativi di Hachimaki di unirsi alla missione. Molti altri argomenti vengono sviluppati durante la serie contribuendo a svelare il carattere dei protagonisti e le motivazioni che li hanno spinti a raggiungere le stelle.