Im Tokio der 1990er Jahre entwickeln die jungen Klassenkameraden Takaki Tono und Akari Shinohara eine intensive emotionale Bindung, nachdem Akari auf Takakis Grundschule wechselt. Beide sind introvertierte Kinder, die aufgrund der Berufe ihrer Eltern häufig umziehen müssen, und sie finden Trost in der Gesellschaft des anderen, teilen eine Liebe für Bücher und lange Gespräche. Ihre Verbindung vertieft sich bis zur ersten Liebe, doch nach ihrem Grundschulabschluss 1994 zieht Akaris Familie in die Präfektur Tochigi. Die beiden halten ihre Beziehung durch Briefwechsel aufrecht, obwohl die räumliche Distanz langsam ihren Tribut fordert.

Als Takaki erfährt, dass seine eigene Familie bald nach Kagoshima auf die südliche Insel Tanegashima ziehen wird, beschließt er, allein mit dem Zug zu reisen, um Akari ein letztes Mal zu treffen, bevor die Entfernung unüberwindbar wird. Er trägt einen Brief bei sich, in dem er seine wahren Gefühle gesteht. Ein schwerer Schneesturm bricht am Tag seiner Reise aus und verursacht kaskadierende Verspätungen seiner Züge. Als Takaki schließlich spät in der Nacht am abgelegenen Bahnhof Iwafune ankommt, hat er Stunden Verspätung, ist zerzaust und hat seinen Brief verloren. Er findet Akari, die ihn immer noch im leeren Bahnhof erwartet. Die beiden teilen ein kurzes, aber emotional überwältigendes Wiedersehen, währenddessen sie ihren ersten Kuss teilen. Als sie die Nacht zusammen in einem kleinen Unterstand verbringen, kommt Takaki zu einer schmerzhaften Erkenntnis: Trotz der Stärke ihrer Gefühle macht die große Distanz, die sie bald trennen wird, eine gemeinsame Zukunft unmöglich. Er überbringt sein Geständnis nie. Sie trennen sich am nächsten Morgen auf einem Bahnsteig, und Akari sieht ihn gehen, während sie ihren eigenen ungesendeten Brief festhält.

Jahre später, 1999, ist Takaki nun ein Oberstufenschüler auf der Insel Tanegashima und trägt immer noch die emotionale Erinnerung an Akari in sich. Er ist ruhig, fleißig und konzentriert sich auf das Lernen für Aufnahmeprüfungen, um für die Universität nach Tokio zurückzukehren, wirkt aber emotional distanziert und unerreichbar für seine Umgebung. Eine jüngere Klassenkameradin namens Kanae Sumida ist seit der Mittelschule in Takaki verliebt. Sie ist eine begeisterte Surferin, die mit ihrem Selbstvertrauen und ihren Zukunftsperspektiven kämpft. Kanae beobachtet, dass Takaki ständig E-Mails auf seinem Handy schreibt, obwohl er sie nie abschickt. Sie erkennt, dass sein Herz an jemand anderen in der Ferne hängt, nach dem er immer noch sucht. Am Tag eines Raketenstarts vom nahegelegenen Tanegashima Space Center versucht Kanae, Takaki ihre Gefühle zu gestehen. Doch als sie die Rakete in den weiten, gleichgültigen Himmel entschwinden sieht, erkennt sie, dass Takakis Blick auf eine unerreichbare Ferne gerichtet ist, die über sie hinausgeht. Sie entscheidet sich, ihre Gefühle nicht auszusprechen, und akzeptiert, dass ihre Liebe unerwidert bleiben wird.

Die Erzählung springt dann nach Tokio im Jahr 2008. Takaki ist nun Ende zwanzig und arbeitet als Programmierer oder Systemingenieur. Er führt eine hohle, mechanische Existenz, hat sich durch unbefriedigende Beziehungen treiben lassen und ist emotional abgestumpft. Er wird von der Vergangenheit und einem anhaltenden Gefühl der Sehnsucht nach einer Verbindung verfolgt, die keine gegenwärtige Realität erfüllen kann. Unterdessen hat Akari ihr Leben weitergelebt und ist nun verlobt, hat Stabilität und Glück mit einem anderen Mann gefunden. Während sie sich auf ihre Hochzeit vorbereitet, entdeckt sie den ungesendeten Brief wieder, den sie vor Jahren an Takaki geschrieben hat.

Eines Tages laufen Takaki und Akari zufällig an einer Vorortstraße in der Nähe eines Bahnübergangs aneinander vorbei. Während Kirschblütenblätter durch die Luft wirbeln, spüren beide ein starkes Gefühl der Wiedererkennung. Auf gegenüberliegenden Seiten der Gleise drehen sie sich um, um einander anzusehen. Ein vorbeifahrender Zug gleitet zwischen sie. Als der Zug weg ist, findet Takaki die andere Seite des Übergangs leer. Er steht einen Moment allein da, lächelt dann schwach und geht weiter, beginnt endlich, die Vergangenheit loszulassen.