Plot diatur di Jepang mulai dari tahun 1990-an dan diakhiri di hari modern, dengan setiap segmen berpusat pada seorang anak bernama Takaki Tono. Penting untuk dicatat bahwa episode pertama berlangsung selama jangka waktu ketika ponsel jarang dan e-mail belum mencapai masyarakat umum.
Episode 1: Cherry Blossom
Tono Takaki cepat berteman dengan Akari Shinohara ketika dia transfer ke sekolah SD nya. Mereka tumbuh lebih dekat satu sama lain karena minat dan sikap yang serupa, misalnya, mereka berdua lebih memilih untuk tinggal di dalam selama istirahat karena alergi musiman mereka. Akibatnya, mereka membentuk sebuah ikatan yang kuat, mereka berbicara satu sama lain menggunakan nama-nama mereka diberikan tanpa bentuk honorifics, yang sangat tidak biasa di Jepang, bahkan di antara orang-orang yang terlibat asmara. Fakta ini hilang dalam terjemahan film ke bahasa Inggris dan lainnya, yang tersirat mengurangi kedekatan hubungan mereka.
Setelah lulus dari sekolah SD, Akari pindah ke Tochigi, karena pekerjaan orangtuanya. Kedua tetap berhubungan dengan menulis surat, tapi meskipun perasaan yang ada di antara mereka, mereka pasti mulai menjauh. Ketika Takaki menjadi sadar bahwa keluarganya akan pindah ke Kagoshima, ia memutuskan untuk pergi melihat Akari karena mereka akan terlalu jauh untuk saling mengunjungi di semua setelah ia bergerak. Dia juga mempersiapkan surat untuk Akari, mengungkapkan perasaannya yang sebenarnya. Namun, selama perjalanan, dia kehilangan surat itu, dan badai salju parah terus perjalanan keterlambatan Takaki oleh beberapa jam lagi. Kedua akhirnya bertemu, dan saat mereka berbagi ciuman pertama mereka, Takaki menyadari bahwa mereka tidak akan pernah bersama lagi. Terdampar di sebuah kandang karena badai salju, mereka jatuh tertidur setelah berbicara sampai larut malam. Takaki berangkat pagi berikutnya, dan mereka berjanji untuk terus menulis satu sama lain. Ketika kereta gulungan pergi, Takaki menyesalkan hilangnya suratnya, sedangkan Akari diam-diam melihat surat dia itu dimaksudkan untuk memberikan kepadanya.
Episode 2: Cosmonaut
Takaki sekarang pada tahun ketiga SMA di Tanegashima, di mana Tanegashima Space Center terletak. Sumida Kanae, sekelas dengan Takaki, telah jatuh cinta dengan Takaki sejak dia bertemu dia di sekolah menengah, tetapi tidak memiliki keberanian untuk secara terbuka mengakui perasaannya. Dia menghabiskan semua waktu dia bisa dengan dia, bahkan menunggu lama setelah sekolah kesempatan untuk pulang bersama-sama. Hal ini Kanae jelas memiliki perasaan yang kuat untuk Takaki, tapi ia tampaknya buta kepada mereka, ia hanya menganggap Kanae sebagai teman baik. Seiring waktu Kanae mengamati bahwa Takaki selalu menulis email kepada seseorang, atau menatap kabur ke jarak seakan mencari sesuatu yang jauh, jauh. Hal ini diungkapkan kemudian dalam segmen ini, bahwa email Takaki terus menulis adalah hanya untuk dirinya sendiri, dan dia memiliki mimpi yang berulang Akari adalah fitur. Meskipun perasaannya untuk Takaki, Kanae percaya bahwa dia sedang mencari hal-hal yang jauh lebih besar daripada apa pun yang dapat menawarkan dan akhirnya memutuskan terhadap dia menceritakan bagaimana ia merasa.
Episode 3: 5 Centimeters Per Second
Ini adalah 2008, dan ketiga karakter sudah terpisah cara mereka. Takaki sekarang menjadi programmer komputer di Tokyo, Akari sedang mempersiapkan untuk menikah, dan Kanae tampaknya terus hasrat untuk surfing. Kita terakhir melihat Kanae dalam montase berakhir jelas bingung karena ia melihat pesawat itu lepas landas Takaki; tahu ia harus membiarkan dia pergi karena cinta nya tak berbalas. Sementara itu, Takaki masih merindukan Akari merugikan gaya hidupnya dan hubungan lainnya. kehidupan duniawi-Nya disertai dengan keinginan yang mendalam untuk Akari menempatkan dia dalam depresi berat yang akhirnya memaksanya untuk berhenti dari pekerjaannya. Beberapa waktu setelah, Akari menemukan surat tua, ia dimaksudkan untuk memberikan Takaki tetapi tidak pernah melakukannya. Mimpi itu bunga api serupa dengan tadi malam mereka habiskan bersama. Sebuah dialog terjadi kemudian dual mana Takaki mengungkapkan ia mengalami mimpi yang sama. Dalam mimpi ini mereka berdua sampai pada kesimpulan bahwa suatu hari nanti mereka akan menyaksikan bunga sakura jatuh lagi.
Dalam adegan akhir, Takaki dan Akari berpapasan saat mereka salib set rel kereta api (sedangkan bunga sakura jatuh). Mereka berdua menyadari dan mengubahnya, tetapi pada sepasang detik terakhir dari kereta memotong pandangan mereka setelah hanya sekilas. Takaki terlihat menunggu kereta lewat, tetapi ketika mereka Akari hilang. Setelah jeda singkat Takaki tersenyum. Dia menyadari bahwa karena Akari tidak menunggu dia pasti pindah, dan karena itu dia juga bisa. Takaki, masih tersenyum, tidak mengejarnya saat ia pasti bisa. Dia malah berbalik dan terus menuju ke arah dia; akhirnya konten dan bisa membiarkannya pergi.
