У першій частині, "Цвітіння сакури", Такакі Тоно та Акарі Сінохара стають близькими друзями з дитинства. Однак Акарі переїжджає через переїзд своєї сім'ї, що призводить до болючої розлуки для них обох. Вони обіцяють підтримувати зв'язок через листи, але з часом їхнє спілкування зменшується. Другий сегмент, "Космонавт", слідує за Такакі у старшій школі. Він все ще відчуває глибокі почуття до Акарі і намагається сформувати значущі зв'язки з іншими людьми. Емоційна дистанція між Такакі та оточуючими посилює його почуття самотності та ізоляції.
У фінальній частині "5 сантиметрів на секунду" Такакі - молодий чоловік, якого все ще переслідують невирішені почуття до Акарі. Він вирушає у подорож, щоб знайти завершення, розмірковуючи про втрачені можливості та швидкоплинну природу стосунків. Фільм заглиблюється в питання про те, чи може кохання витримати час і відстань.