Vom 58. Planeten des Gamma-Nebels, Keron, wird eine Elite-Invasionsstreitmacht entsandt, um die Eroberung eines Planeten vorzubereiten, den sie Pekopon nennen und der seinen Bewohnern als Erde bekannt ist. Der Anführer dieses Aufklärungstrupps ist Sergeant Keroro, ein etwa 60 cm großer, froschähnlicher Außerirdischer, der zusammen mit seinem Trupp die Aufgabe hat, in die menschliche Gesellschaft einzudringen und den Grundstein für eine groß angelegte Invasion zu legen. Doch ihre Mission gerät fast sofort aus den Fugen. Noch bevor er mit seiner Operation beginnen kann, wird Keroro von zwei Geschwistern entdeckt und gefangen genommen: dem sanften, paranormalen Phänomenen zugeneigten Mittelschüler Fuyuki Hinata und seiner sportlichen, hitzköpfigen Schwester Natsumi. Die stärkste Waffe des Trupps, die Kero-Kugel, wird von Fuyuki beschlagnahmt, und die Keron-Armee, die die Mission als kompromittiert ansieht, verlässt ihre Vorhut und zieht sich von der Erde zurück.

Gestrandet und machtlos ist Keroro gezwungen, im Haushalt der Familie Hinata zu leben. Er wird wie eine Mischung aus Diener und Haustier behandelt, muss Hausarbeiten verrichten und lebt in einem kleinen Zimmer, das in den Familienschrank eingebaut wurde. Trotz seiner anhaltenden Bekundungen über interplanetare Eroberungen verliebt sich Keroro schnell in die irdische Kultur, entwickelt eine Besessenheit für den Bau von Gundam-Modellbausätzen, das Surfen im Internet und das Essen von Curry, was seine Invasionspläne konsequent durchkreuzt. Mit der Zeit finden die anderen Mitglieder seines verstreuten Trupps wieder zusammen und errichten ihre eigenen Basen in der Nähe des Hinata-Hauses. Dazu gehören der gutmütige, aber eifersüchtige Gefreite Tamama, der bei der reichen Erbin Momoka Nishizawa lebt; der heißblütige Waffenexperte Korporal Giroro, der ein Zelt im Garten aufschlägt und eine unerwiderte Schwäche für Natsumi entwickelt; der exzentrische und sadistische Fernmeldeoffizier Stabsfeldwebel Kururu, ein genialer Erfinder; und der ehemalige Attentäter, der zum sanften Ninja wurde, Obergefreiter Dororo, der geschworen hat, die Erde, die er lieben gelernt hat, zu beschützen.

Die Erzählung folgt den täglichen komischen Plänen des Keroro-Trupps bei dem Versuch, ihre Mission zu erfüllen. Ihre Pläne, die oft Kururus bizarre Erfindungen oder absurde psychologische Taktiken beinhalten, werden konsequent von der Familie Hinata und ihrem wachsenden Freundeskreis vereitelt. Dazu gehört auch das Erscheinen der fröhlichen und verheerend mächtigen Planetenzerstörerin Angol Mois, die ein treues und hilfsbereites Mitglied des Haushalts wird. Im Laufe der Serie geben mehrere bemerkenswerte Handlungsbögen der langlaufenden Show Struktur. Der Trupp sieht sich einer ernsthaften Bedrohung durch den Elite-Garuru-Trupp gegenüber, einer kompetenteren Gruppe keronischer Soldaten, die eintrifft, um die gescheiterte Mission zu bewerten und zu übernehmen. Eine weitere bedeutende Handlung beinhaltet eine plötzliche 26-Wochen-Frist, die dem Keroro-Trupp auferlegt wird, um die Invasion abzuschließen, andernfalls drohen Konsequenzen, was ihren sonst eher entspannten Bemühungen ein Gefühl der Dringlichkeit verleiht. Die Serie enthält auch Bögen, in denen das Team mit der mysteriösen Syurara Corporation, einer rivalisierenden außerirdischen Entität, konfrontiert wird, und erkundet die Ursprünge der Bande durch Rückblenden auf ihre unartige Kindheit auf ihrem Heimatplaneten. Durch diese Abenteuer entwickeln die Außerirdischen und Menschen eine ungewöhnliche Wahlfamilien-Dynamik und verwandeln eine Eroberungsmission in ein langwieriges, chaotisches und herzliches Zusammenleben.