乡下少女宫水三叶与都市少年立花泷，偶会在睡觉时发生突发性的灵魂互换，过著对方的一天，而又会于再次睡觉时交换回来，在隔日醒来时两人感觉做梦一般，各自忘却昨日发生的种种。两人苦于这种情况，便开始使用笔记本手写、手机打字记录，或甚至直接写在自己身上等方式，试图与被交换的对方建立联系，双方并为对方建立了各式生活规范，避免对方或自身的正常生活受到非预期的影响。
2013年9月29日，操控著三叶身体的泷，看到新闻报导每隔1200年造访地球一次的彗星即将再次到来，接著便出门与奶奶、妹妹一起去山上祭神，奶奶一路上对操控著三叶身体的泷说了许多这1200年来的神话及传说，包括世系以来具有灵魂交换体质的故事，时间流逝与逆转的故事，如何见到不同时空的人的故事，以及人与神如何建立连结的故事等。在山上祭神过程中，操控著三叶身体的泷，留下了由三叶制作的口嚼酒，并在睡觉时回到了自己的身体。
2013年10月4日，三叶用自己的身体参加夜间祭典并顺便观赏彗星，没想到彗星核心碎片破裂砸下，造成三叶所在乡村飞驒市糸守町遭到全面摧毁覆灭，三叶与五百馀位村民当场死亡，而在东京的泷则发现与三叶灵魂互换的情况消失了，但却再也无法以任何方式联系上三叶。想要知道真相的泷决定直接到糸守町找三叶，了解到底发生了什么事。
当泷到了糸守町才得知，原来三叶故乡糸守町早已毁灭于三年前的彗星灾害，而由于现在真实时间实为2016年，与糸守町的毁灭时间对不上，泷才发现与三叶交换灵魂时，实际上中间有三年的时间落差，泷每次的灵魂交换实际上都是回到2013年，三叶每次的灵魂交换实际上都是前往2016年，泷想起交换灵魂时，三叶奶奶对自己所说的各式神话与传说，决定到山上找当时利用灵魂交换时留下的口嚼酒，打算尝试用口嚼酒回到过去。
泷成功利用口嚼酒回到2013年10月4日早上，操控三叶身体的泷，与三叶的好友订定了拯救村民的计画任务，但泷却把任务交付给好友执行，自己则跑到山上去找2016年时在同地点操控泷身体的三叶，跑去的过程中想起在初二时曾经遇到当时还不认识的三叶并得到她给的结绳，由于奶奶所述的传说奏效，泷与三叶成功的跨时空在差距三年的同地点黄昏见到面，并同时将灵魂交换回来，由于两人知道灵魂交换之下的事会逐渐淡忘，因此协议在对方手上写下自己名字，泷将喜欢三叶的告白写在三叶手上，轮到三叶写时，三叶仅写了一笔画，跨时空的效果便失效，两人又被分离回了2013年与2016年，两人谁也没能写下自己的名字。
时间再次来到2013年10月4日晚上，回到自己身体的三叶，与好友利用了一些伎俩，成功疏散了糸守町村民躲过彗星灾害，三叶与所有村民都活了下来，原本三叶与五百馀位村民当场死亡的历史正式被改写，接著泷与三叶都各自回到自己的生活，泷日后在东京面试了几家公司，而三叶则朝著梦想进京努力著。
时间来到2021年，彗星灾害过后八年，泷偶然察觉了似乎熟悉的身影，穿梭在陆桥上以及满载上班族人潮的电车中，而三叶也有同样的感觉，也觉得有熟悉的身影穿梭在周边，经过一次在不同辆电车上偶然的瞥见，双方意识到了彼此，泷与三叶各自在最近站下电车试图寻找彼此，最终，两人正要再次错过之时，不忍再次错过的泷开口问道：“我是不是在哪里见过你？”，三叶含泪回答“我也是”，最终，双方笑著对问：“你的名字是？”