テレビ東京系で2005年4月2日から2006年3月25日まで放送された『ふしぎ星の☆ふたご姫』の続編。当初は前作の終了をもって完結の予定だったが、続編の製作が決定した。玩具は前作に引き続いてバンダイから発売された。

前作に引き続き、小学館は主力スポンサーの一つであったが、第27話（9月30日放送分）を最後に降板した。前作にて小学館の雑誌で行われていた漫画化は今回は見送られている。主題歌（ED前期）には『学園天国』のリメイクが採用された。

本作の終了後は再び『ケロロ軍曹』がこの時間帯に戻っている。そのため土曜日10時00分-10時30分の時間帯は佐藤順一が関わるアニメが占めることになり、2011年4月2日に終了した『ケロロ軍曹（第7期）』までその状態が続いた。

「ふしぎ星」の危機を救った「おひさまの国」のふたごのプリンセス、ファインとレインは、故郷を離れロイヤル・ワンダープラネットにある全寮制のロイヤル・ワンダー学園に入学する。この学園はクイーンやキングになる資格を得るために、宇宙中の様々な星からプリンスやプリンセスが留学生として入学している。しかし学園は入学前に想像していた「楽しい学園生活」にほど遠く、無意味に厳しい校則や建前主義の横行でとても重苦しい雰囲気。2人はこの雰囲気を打破し、学園を明るく楽しい場所にすべく「友だち100万人」を合い言葉に立ち上がる。

前作と違ってキャラクターのコスチュームが違う。前作ではプリンス・プリンセスの正装であったが、今作ではロイヤルワンダー学園の制服を着用している。制服は上は大きな襟の付いたジャケットで、下は男性キャラはズボン、女性キャラはスカートである。制服の色はキャラクターによって違う。通学時はその上に、腰が隠れる程度の丈の白いマントを着用する。

• 原案 - バースデイ
• 総監督 - 佐藤順一
• 監督 - 河本昇悟
• シリーズ構成 - 中瀬理香
• キャラクターデザイン - 数井浩子、小林明美、吉川美貴
• 総作画監督 - 原田大基、丹羽恭利
• コンセプトデザイン - 宮尾佳和、プレックス
• プロップデザイン - 村田護郎、プレックス
• 美術監督 - 大橋由佳
• 色彩設計 - 川上善美
• 撮影監督 - 和田尚之
• 編集 - 西山茂
• 音楽 - 中川幸太郎
• 音響監督 - 本山哲
• プロデューサー - 具嶋朋子→吉野文、高橋知子
• アニメーション制作 - ハルフィルムメーカー
• 制作 - テレビ東京、NAS

• 都営バスが、2006年6月末から2007年1月中旬まで練馬・巣鴨・渋谷・江戸川地区を中心に『ふしぎ星の☆ふたご姫 Gyu!』のラッピングバスを1台ずつ計4台運行した。
• 2006年5月には、ゲーマーズ本店での関連CD購入者を対象にしたトーク&ライブイベントが代々木アニメーション学院秋葉原校で開かれた。司会はおたっきぃ佐々木、出演は総監督の佐藤順一、主題歌を歌うFLIP-FLAP・ワンダー☆5、ファイン役の小島めぐみ、レイン役の後藤邑子。
• 上記のイベントによると、ふしぎ星の☆ふたご姫第2期の番組タイトル候補に『ふしぎ星の☆ふたご姫PE（Princess Edition）』があったが、「ふしぎ星の☆ふたご姫 ペ」と読めることからお蔵入りになった。
• 小学館の幼稚園の連載期間中、人物作画担当として大西陽一が担当しており、その後に発売されたテレビ絵本でも確認が出来る。
• このアニメ終了後、テレビ東京土曜朝10時前半枠における女児向けアニメは2011年4月9日開始の『プリティーリズム・オーロラドリーム』まで存在しなかった。

• 上記のイベントによると、ふしぎ星の☆ふたご姫第2期の番組タイトル候補に『ふしぎ星の☆ふたご姫PE（Princess Edition）』があったが、「ふしぎ星の☆ふたご姫 ペ」と読めることからお蔵入りになった。