Les soeurs Grémillet passent leurs vacances estivales à la campagne chez leur grand-mère. Cassiopée a le coeur brisé parce qu'Ulysse, son amoureux, est resté en ville.
Au marché de Noël, un mystérieux Père Noël offre aux soeurs Grémillet trois allumettes magiques permettant d'exaucer un souhait pour chacune d'entre elles.
Dans les Alpes françaises, Sarah, Cassiopée et Lucille rendent visite à leur père, Philippe Grémillet, qui travaille au sein de son observatoire astronomique.