《三颗星彩色冒险》的故事发生在上野公园内。这座表面上看起来平平无奇的公园，其实隐藏着一个秘密基地，而这里正是小小的正义团队“COLORS”的大本营。团队成员均是可爱活泼的小学女生，为了守护上野的和平，赶跑企图策划阴谋的“坏人”，三个女孩每天都在奔走着（其实只活动到傍晚）。她们穿梭在上野的主要街道、小胡同，甚至闯入被禁止进入的区域，只为保卫上野的和平！团队的三位成员各具特色：结衣（高田忧希 配音）是COLORS的队长，拥有着凝聚人心的气场。虽然平日里是个性格十分胆小的好哭鬼，但一旦被惹怒便会展现出非常恐怖的一面；小幸（高野麻里佳 配音）的家中经营着一间AME横蔬果店，做事咋咋呼呼的她总是做些不可思议的事情，是典型的身体比头脑先一步行动的类型，常常因此惹出不少笑料；琴叶（日冈夏美 配音）则是一个游戏不离手的宅女，满脑子都是危险的脑洞。在这三个女孩的通力合作下，上野街道每天都上演着欢乐又吵闹的喜剧冒险故事。