La storia è ambientata a Tokyo dopo un terremoto di magnitudo 8.0 sulla scala Richter, che distrugge molti degli edifici simbolo della città. È centrata su Mirai e Yuki che, all’inizio delle vacanze estive, si recano ad una mostra di robot ad Odaiba, un’isola artificiale nella Baia di Tokyo. I due andranno da soli, con grande disappunto di Mirai, perché i genitori sono impegnati a causa dei rispettivi lavori. Proprio alla fine della visita, mentre Yuki va alla toilette e Mirai lo sta aspettando fuori dall’edificio, si verifica un terremoto devastante che causa la distruzione di centinaia di edifici e ponti, compreso il Rainbow Bridge. Mirai, scioccata da quanto appena successo, entra comunque nell’edificio pericolante per cercare il fratellino e, grazie all’aiuto di Mari, una fattorina motociclista, i due si ricongiungeranno. A questo punto inizierà il viaggio dei tre: Mirai e Yuki devono tornare a casa dai genitori a Setagaya e Mari deve raggiungere la madre e la figlia di quattro anni a Sangenjaya.

Nella Kyoto del 2027 Naomi Katagaki, studente con la passione per la lettura, entra misteriosamente in contatto con un uomo apparso dal nulla; quest’ultimo gli rivela di essere il “sé stesso” del futuro dal 2037 e di essere tornato nel passato per salvare la compagna di classe e futura fidanzata Ruri Ichigyō, che altrimenti sarebbe finita in coma in seguito alla caduta di un albero colpito da un fulmine.

È ormai passato un mese da quando sopra il Giappone è passata una cometa attesa da oltre mille anni. Mitsuha è una studentessa che vive in una piccola città rurale, il suo sogno però è quello di trasferirsi a Tokyo. Taki è uno studente di liceo che vive proprio a Tokyo, ha un lavoro part-time in un ristorante italiano ma il suo sogno è quello di lavorare nel campo dell’arte o dell’architettura. Una notte, Mitsuha sogna di essere un giovane uomo, ha nuovi amici e lo skyline di Tokyo si apre dinnanzi al suo sguardo. Nello stesso momento Taki, dal canto suo, sogna di essere una ragazzina che vive in una piccola città di montagna che non ha mai visitato! Qual è il segreto che si cela dietro questi strani sogni?