故事的序曲从国中一年级开始。长相乖巧可爱的少女吉冈双叶（内田真礼 配音）不擅长应付男生，总觉得男生很讨厌，唯独隔壁班的田中，在她眼中是一个特别的存在。然而，和田中的青涩恋情还没开始，就随着他的转校而凋谢。转眼间，双叶已经是高一学生。因为国中时曾经被班上的女生排挤，她决定伪装自己原本的样子。 在一个平常的课间，她意外遇见一个长得很像田中的男生，他的身高和声音都跟国中时相差很大，这个叫马渕洸（梶裕贵 配音）的男生究竟是不是当年那个腼腆秀气的田中？砰然心跳，稚嫩青涩的闪烁青春，已经拉开帷幕。
这是一个跨越千年的故事。以表演人偶为生的青年国崎往人（小野大辅 配音）行走到了一个海边的小镇。四处游走的往人一直在寻找着“空中的少女”，这是往人的母亲逝世前曾一直对他说的话。原来流传着这样一个故事。有着翅膀的女孩被视为不幸的象征，终日被关在不见光的房间里，直到遇到那个命定的少年。二人就这样相爱了，但这恋情是不被允许的。于是女孩受到诅咒，陷入了轮回之中。往人在小镇里邂逅了少女神尾观铃（川上伦子 配音）。体弱多病的观铃和传说中的女孩极其相似。而他们的相遇如同千年前的那个传说，轮回的齿轮又开始了不休的运作…… 本片根据Key社著名的同名游戏改编，还有同名剧场版动画。
