Bối cảnh phim bắt đầu từ những năm 90 thế kỷ XX đến hiện nay (năm 2008). Mỗi câu chuyện đều tập trung vào một nhân vật chính, Tono Takaki. Câu chuyện đầu tiên được diễn ra khi điện thoại di động không phổ biến và thư điện tử (email) vẫn chưa đến được với người dân nói chung.[4]

Chương 1: Hoa Anh Đào (桜花抄, Ōkashō?)

Tōno Takaki gặp và trở thành bạn với Shinohara Akari thời tiểu học ở Tokyo do chung sở thích và tính cách. Giữa họ có mối liên hệ mật thiết đến mức không dùng kính ngữ khi gọi tên nhau.

Lúc sắp tốt nghiệp tiểu học, Akari phải theo gia đình chuyển đến Tochigi. Cả hai giữ liên lạc bằng cách viết thư nhưng dần dần thư ngày một thưa dần. Khi Takaki biết mình sắp chuyển đến Kagoshima. cậu quyết định tự mình đi tàu đến thăm Akari vì sau khi chuyển đi, khoảng cách giữa hai người sẽ càng xa hơn. Trên đường đi, tàu của Takaki bị trì hoãn nhiều lần do bão tuyết, cậu lại làm mất lá thư cho Akari trên tàu nhưng cuối cùng cậu cũng đến được Tochigi và thấy Akari đang đợi mình. Khi hai người có nụ hôn đầu cũng là lúc Takaki nhận ra họ sẽ không bao giờ còn gặp lại nhau nữa. Khi tàu lăn bánh, Akari lặng lẽ nhìn bức thư của mình định gửi cho Takaki.

Chương 2: Phi hành gia (コスモナウト, Kosumonauto?)

Takaki giờ là học sinh lớp 12 tại Tanegashima. Sumida Kanae, bạn cùng lớp với Takaki, thích cậu từ thời cấp 2 nhưng không có can đảm tỏ tình. Cô bé cố tìm mọi cách để có thời gian ở bên Takaki nhưng Takaki chỉ xem cô bé là bạn. Cô bé thường nhìn thấy Takaki nhắn tin cho ai đó bằng điện thoại di động và nhìn về phía xa xăm. Lúc sau, phim cho thấy Takaki thực chất chỉ viết tin một mình nhưng không bao giờ gửi chúng đi. Cậu cũng thường hay mơ về Akari.

Mặc dù muốn nói, Kanae không bao giờ nói thật tình cảm của mình cho Takaki vì cô bé biết Takaki luôn tìm kiếm một thứ gì đó ngoài tầm với của mình.

Chương 3: 5 Centimet trên giây (秒速5センチメートル, Byōsoku 5 Centimeter?)

Lúc này, phim ở thời điểm năm 2008. Takaki vẫn thường nhớ đến Akari. Anh sống cô độc một mình dù đã từng có bạn gái. Takaki bị suy nhược nặng và anh đã xin nghỉ việc. Lúc này, Akari sắp sửa kết hôn. Khi dọn dẹp đồ cũ, cô tìm thấy bức thư ngày xưa cô định gửi Takaki. Lúc này, trong phim lời tự thuật của hai người xen kẽ nhau, kể về những giấc mơ gần đây về lần cuối họ gặp mặt,cũng như mong chờ được gặp lại nhau.

Vào một hôm, khi đi trên đường, Takaki đi ngang qua một phụ nữ. Anh có linh tính đó là Akari và quay lại gặp thì bị xe lửa che mất tầm nhìn. Lúc này, những ký ức của hai người ùa về. Anh đứng chờ đến khi xe lửa chạy qua. Lúc này, người phụ nữ kia cũng đã đi mất. Takaki khẽ mỉm cười vì đã trút được gánh nặng bấy lâu nay và lấy lại được sự tự tin để bước tiếp trên đường đời.