Un protagonista anónimo encuentra un día un diario en un hospital que pertenece a su compañera de clase Sakura Yamauchi. En él descubre que la chica padece una enfermedad terminal en el páncreas y que le quedan pocos meses de vida. Sakura explica que el protagonista es la única persona ajena a su familia que conoce su condición y este le promete guardar su secreto. A pesar de que sus personalidades son totalmente opuestas, el protagonista decide pasar junto a Sakura sus últimos meses de vida.

La “historia de milagros y amor” gira en torno a Mitsuha y Taki. Mitsuha es una estudiante de secundaria que vive en un pueblo rural situado en las montañas. Su padre es el alcalde y no pasa mucho por casa, ella vive con su hermana pequeña estudiante de primaria y su abuela. Mitsuha tiene una personalidad honesta, pero a ella no le gustan las costumbres del santuario sintoísta de su familia, ni ella ni su padre participan en una campaña electoral. Ella se lamenta de que vive confinada en un pueblo rural y anhela el maravilloso estilo de vida de Tokio. Taki es un estudiante de secundaria que vive en el centro de Tokio. Él pasa su tiempo junto a sus amigos, trabajando a tiempo parcial en un restaurante italiano y está interesado en la arquitectura y las bellas artes. Un día, Mitsuha tiene un sueño en el que ella tiene el cuerpo de un hombre joven. Taki también tiene un sueño parecido y en el que él es una estudiante de secundaria en un pueblo en las montañas en él que nunca ha estado. ¿Cuál es el secreto de sus sueños?

La serie sigue a Yuuta Iridatsu, cuyo espíritu ha sido separado de su cuerpo.