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La storia è ambientata in Giappone, a partire dai primi anni '90 fino ai giorni nostri (2008), con ogni atto incentrato su un ragazzo di nome Takaki Tōno.

Nel 1991, Takaki Tōno fa subito amicizia con Akari Shinohara dopo che questa si trasferisce nella sua scuola elementare di Tokyo. I due si avvicinano molto a causa di interessi e atteggiamenti simili, come il fatto che entrambi preferiscono stare in casa durante la ricreazione a causa delle loro allergie stagionali. Di conseguenza, formano un forte legame che si manifesta quando si rivolgono l'uno all'altra usando i loro nomi di battesimo senza alcuna forma di onorificenza, perché in Giappone è un segno di profonda amicizia e familiarità.

Subito dopo il diploma di scuola elementare nel 1994, Akari si trasferisce nella vicina prefettura di Tochigi a causa del lavoro dei suoi genitori. I due si tengono in contatto scrivendosi lettere, ma alla fine iniziano ad allontanarsi. Quando Takaki viene a sapere che l'anno successivo, nel 1995, la sua famiglia si trasferirà a Kagoshima, dall'altra parte del paese, decide di andare personalmente a trovare Akari per l'ultima volta, visto che una volta trasferitisi saranno troppo lontani per vedersi e visitarsi. Scrive anche una lettera per Akari per confessarle i suoi sentimenti per lei. Tuttavia, Takaki perde la lettera durante il viaggio e una forte tempesta di neve fa ritardare il treno per diverse ore. Quando finalmente i due si incontrano a tarda notte e si scambiano il primo bacio, Takaki capisce che non potranno mai stare insieme. A causa della forte tempesta di neve, i due trovano un capanno in cui passare la notte e si addormentano dopo aver parlato fino a tarda notte. Takaki parte dalla stazione ferroviaria il mattino seguente e i due promettono di continuare a scriversi. Mentre il treno si allontana, Takaki decide che la perdita della sua lettera non è più importante dopo il bacio, mentre Akari guarda in silenzio la sua lettera indirizzata a Takaki che ha deciso di non consegnargli.

Nel 1999, Takaki frequenta il terzo anno di liceo a Tanegashima, dove si trova il Tanegashima Space Center. Kanae Sumida, una compagna di classe di Takaki, lo ama da quando lo ha incontrato per la prima volta alle scuole medie, ma non ha mai avuto il coraggio di confessargli i suoi sentimenti. Cerca di passare del tempo con lui, aspettando a lungo dopo la scuola la possibilità di tornare a casa insieme. Tuttavia, Takaki sembra ignorare i sentimenti di Kanae e la tratta solo come una buona amica. Kanae osserva che Takaki scrive sempre e-mail a qualcuno e fissa lo sguardo in lontananza come se stesse cercando qualcosa di lontano. In seguito si scopre che le e-mail di Takaki non vengono inviate a nessuno e che lui le cancella dopo aver finito di scriverle. Ha anche dei sogni ricorrenti in cui compare Akari. Dopo un tentativo fallito di dire a Takaki che lo ama, Kanae si rende conto che lui sta cercando qualcosa che va ben oltre quello che lei può offrire e decide di non dire nulla, anche se crede che lo amerà sempre. Con questi pensieri, piange fino ad addormentarsi.

È il 2008 e Takaki è un programmatore a Tokyo. Nel frattempo, Akari si sta preparando a sposare un altro uomo. Takaki desidera ancora Akari a discapito del suo stile di vita. Riceve una chiamata dalla sua attuale fidanzata ma non risponde, il che significa la fine della relazione. Depresso, Takaki lascia il suo lavoro perché non riesce a gestire i suoi sentimenti per Akari. Akari fruga in una scatola di vecchi oggetti e trova la lettera che aveva scritto per Takaki tredici anni fa, nel 1995. Takaki si ritrova in un minimarket a leggere una rivista sul viaggio decennale del razzo lanciato nel secondo atto. Takaki e Akari iniziano una doppia narrazione in cui entrambi ricordano un sogno recente. Nel sogno rivivono il loro ultimo incontro nell'Iwafune innevato e ricordano il desiderio di guardare un giorno i ciliegi in fiore di nuovo insieme.

Più tardi, mentre camminano lungo la stessa strada che conoscevano da bambini, Takaki e Akari si incrociano e si riconoscono al passaggio a livello. È lo stesso luogo in cui si erano ripromessi di guardare i ciliegi in fiore insieme tredici anni fa, poco prima che Akari si trasferisse a Tochigi. Ai lati opposti dei binari, si fermano e iniziano a guardarsi indietro, ma un treno in transito interrompe la loro visuale. Takaki aspetta che il treno passi e scopre che Akari è sparita. Dopo un attimo, sorride tra sé e sé e continua a camminare mentre i fiori di ciliegio si agitano sulla scia del treno.