„Galilei Donna” to pełna tajemnic historia o trzech różniących się od siebie sióstr – Hozuki, Kazuki i Hazuki, które są potomkami Galileusza. Pewnego dnia dziewczyny zostają zaatakowane przez tajemniczą organizację, która ma na celu zdobycie „Galileo Tesoro” – rzekomo odkrytego przez Galileusza skarbu. W chaosie niespodziewanego ataku, siostry uciekają na sterowcu, który zbudowały. Przepełniona akcją, zagadkami i uroczością, to anime pełne jest zaskakujących zwrotów akcji, próbując odpowiedzieć na pytania – czym jest Tesoro, czego chce organizacja oraz jakie są prawdziwe relacje między sióstrami.