5 centimetri al secondo

Il lungometraggio, sentimentale e dai toni intensi, si suddivide in tre episodi incentrati su tre momenti diversi della vita dei due personaggi principali. In generale viene quindi affrontata la loro storia di amicizia e l'evolversi di questa in un sentimento più forte che non viene sconfitto neanche dalla lontananza che separa i due personaggi fino all'età adulta.

Episodio 1: Ōkashō (桜花抄 Ōkashō?, "Il capitolo dei fiori di ciliegio") - Dopo aver concluso le scuole elementari, i due amici per la pelle Takaki Tōno e Akari Shinohara sono costretti a separarsi. Akari infatti si sposta nella prefettura di Tochigi e Takaki va in una scuola di Tokyo. I due continuano a scriversi lettere, ma quando Takaki apprende di doversi trasferire di nuovo, stavolta nella lontana Kagoshima, capisce che ha un'ultima possibilità di vedere Akari prima di partire. Fissa quindi un appuntamento con lei e decide di raggiungerla in treno, nonostante il tragitto sia complesso e debba cambiare linea e carrozza più volte. Per via della neve però ritarda l'arrivo di diverse ore: quando stremato e affranto arriva a destinazione, ormai a notte fonda, immagina che Akari ormai se ne sia andata, ma proprio quando cede alla disperazione trova la ragazza ad attenderlo. I due, dopo un bacio pieno d'amore, passano una notte insieme, dopodiché le loro strade il mattino seguente tornano a dividersi.

Episodio 2: Cosmonaut (コスモナウト Kosumonauto?, "Cosmonauta") - Takaki Tōno, trasferitosi nella calda prefettura di Kagoshima, è al terzo anno delle superiori. La sua compagna Kanae Sumita è particolarmente interessata a lui e, sebbene sia molto timida, fa di tutto per stargli accanto tentando inutilmente di confessargli il proprio amore. Una sera, proprio quando sente finalmente di poter esprimere i propri sentimenti al ragazzo, osservando un razzo per lo spazio partito dalla vicina base militare, Kanae si rende conto che Takaki è in realtà innamorato di un'altra ragazza ed è per questo che sembra sempre perso ad osservare l'infinito. La giovane reprime quindi i suoi sentimenti e rinuncia alla sua dichiarazione d'amore.

Episodio 3: Byōsoku 5 Centimeter (秒速5センチメートル Byōsoku 5 Senchimētoru?, "5 centimetri al secondo") - L'episodio finale, ambientato a Tokyo nel 2008, vede Takaki, ormai adulto e diventato programmatore di computer, che prova ancora una forte nostalgia per Akari e che non riesce a stabilire una vita sentimentale o a provare emozioni. Uscito di casa vede Akari dall'altra parte di un passaggio a livello (anche se il suo viso si vede in modo dettagliato soltanto per pochi fotogrammi si capisce che è lei: ciò è evidente tramite fermoimmagine), però subito vengono interrotti dal passaggio di due treni.
Si prosegue con un flashback in cui si capisce che Akari ha dimenticato Takaki (un giorno ritrovando per caso una lettera, che avrebbe voluto consegnare a Takaki nell'ultimo loro incontro alle scuole medie, prova soltanto una piacevole sensazione per un bel ricordo di un amore che ormai non esiste più), infatti si è rifatta una vita con un altro uomo e adesso sta per sposarsi.
Terminato il flashback, al passaggio a livello, dopo che sono passati i due treni, Akari è già andata via, così Takaki finalmente capisce che oramai la sua relazione con Akari appartiene al passato e che adesso deve pensare al suo futuro, quindi prosegue la sua strada facendo un sorriso amaro, che però è anche una liberazione per un amore che la distanza e il tempo hanno ormai cancellato.