影片讲述了一名少年和一名少女在梦中相遇邂逅的奇幻爱情故事。在千年一遇的彗星造访地球的一个月前，身居日本深山小镇的少女宫水三叶（上白石萌音 配音）每天都过着忧郁烦燥的生活，而正处于青春叛逆期的她对大都市的憧憬向往与日俱增。然而不久，三叶做了一个变成男孩子的梦，眼前的这里有着陌生的房间、朋友和她梦寐以求的宽敞街道。三叶虽然感到迷茫困惑，但能够尽情享受朝思暮想的都市生活的她觉得神清气爽。与此同时，远在他乡的东京少年立花泷（神木隆之介 配音）也有一个奇怪的梦境，睁开睡眼的他发现变成一名不知名姓女孩的自己身处一个从未去过的深山小镇。两人惊醒时发现各自回到了自己的身体，但每逢两人入睡或半梦半醒之际，他们就会交换对调身份。一头雾水的三叶决定循着线索找寻立花泷，而立花泷也试着跟三叶沟通，冥冥之中互换身份的两人不约而同地竭尽所能设法找寻对方，而彼此间的了解也因此渐渐加深，虽未曾相见却早已似曾相识的两人暗生情愫，一段青春季节的奇妙物语随之展开。跨越时空梦境的阻隔，终在现实世界邂逅的两人上演了一幕青涩浪漫的奇遇暖心之恋。岂料一场突如其来的意外将两人的一切美好定格在梦醒之际……