Действие аниме происходит в Японии, начиная с 1990-х годов, и охватывает более десяти лет жизни главного героя, Такаки Тоно. Сюжет разделен на три части, каждая из которых посвящена разным периодам его жизни и его отношениям. Первая часть, "Отрывок о цветущей сакуре", начинается в 1994 году, когда Тоно учится в младших классах школы. Он знакомится с девочкой по имени Акари, но их общение прерывается из-за переезда её семьи в другой город.
Несмотря на расстояние, Такаки и Акари продолжают общаться с помощью писем и изредка встречаются. Через год Тоно решает передать Акари письмо с признанием в чувствах. При встрече происходит их первый поцелуй, но письмо теряется, и вскоре после этого они окончательно теряют связь. Вторая часть, "Космонавт", описывает период учёбы Тоно в средней школе на другом острове. В него влюбляется одноклассница Канаэ Сумида, которая несколько лет скрывает свои чувства, пока не решается признаться ему перед выпуском.
Третья часть, "5 сантиметров в секунду", показывает Такаки Тоно уже взрослым, работающим в Токио. У него заканчиваются длительные отношения, после чего он оставляет работу и теряет жизненные ориентиры. Во время случайной прогулки по городу он встречает Акари, свою первую любовь. Эта встреча заставляет его задуматься о пройденном пути и упущенных возможностях.
