Дождь в Токио идёт уже тридцать дней подряд. Для семнадцатилетнего Юки это стало привычным фоном — серым, влажным, бесконечным. Он живёт с отцом-учёным в квартире, заставленной книгами по метеорологии, и каждый день ходит в школу под зонтом, глядя, как город медленно тонет в воде. Но однажды он замечает её — девушку, стоящую на крыше заброшенного здания в старом районе. Она не прячется от дождя, а, наоборот, подставляет лицо небу, и капли, падая на её кожу, оставляют странный, едва заметный светящийся след. Её зовут Аой. Она не помнит своего прошлого, но точно знает: дождь идёт из-за неё. Каждый раз, когда она теряет контроль над эмоциями, небо над городом сжимается тучами, и вода льётся с новой силой. Юки, движимый любопытством и странным чувством узнавания, начинает искать её. Он выясняет, что Аой — не человек в привычном смысле. Она — фрагмент «Хрустального неба», древней атмосферной структуры, которая когда-то защищала Землю от космической радиации, но была разрушена экспериментами людей. Теперь её осколки падают на планету в виде дождя, и каждый такой осколок несёт в себе частицу памяти — чьей-то утраченной мечты, забытого обещания или невысказанной любви. Аой — последний и самый большой осколок. Если она исчезнет, дождь прекратится, но вместе с ним исчезнут и все воспоминания, которые он хранит. Юки понимает: чтобы спасти город, ему придётся отпустить Аой. Но прежде чем сделать выбор, он должен узнать, чьё воспоминание носит она сама.
Вместе они отправляются в путешествие по крышам и пустынным улицам, где каждый новый ливень открывает сцены из прошлого: женщина, ждущая мужа с войны; мальчик, потерявший собаку; старик, вспоминающий первую любовь. Аой слабеет с каждым днём, её тело становится прозрачнее, и Юки понимает, что время на исходе. Он находит старые записи отца, которые указывают на то, что «Хрустальное небо» можно восстановить, если собрать все осколки в одном месте — в эпицентре бури, где дождь идёт сильнее всего. Но для этого Аой должна добровольно раствориться в небе, отдав себя целиком. В финале, стоя на крыше самого высокого здания, под проливным дождём, который вот-вот смоет последние краски с города, Юки держит её за руку. Аой улыбается — впервые за всё время — и говорит, что её воспоминание — это он. Тот самый день, когда он, будучи ребёнком, запускал бумажного журавлика в небо и загадал желание, чтобы дождь когда-нибудь кончился. Она — его собственная мечта, ставшая реальностью. Юки отпускает её руку, и Аой взлетает вверх, рассыпаясь на миллионы светящихся капель. Небо разрывается, и впервые за тридцать дней выглядывает солнце. Город просыпается, люди выходят на улицы, не помня, почему они так долго плакали. А Юки остаётся стоять на крыше, глядя в чистое, хрустальное небо, зная, что где-то там, среди облаков, живёт его первая и последняя любовь.
