故事發生在日本千年一遇的流星夜後一個月。住在鄉郊的女高中生宮水三葉對這種生活感到枯燥，一直非常嚮往都市生活。「來生要成為東京帥哥！」是她的願望。有一天，她真的夢見自己成為男生。眼前的是一個不熟悉的房間、不認識的朋友，還有她夢寐以求的東京寬闊街道。
另一邊廂，在東京生活的男子高校生立花瀧也有一個奇特夢境。夢中，他來到一個未見過的山中小町，發現自己變成一個女高中生！「我們的身分交換了？！」兩位從未見面的二人相遇，一段少女、少年奇妙物語隨之展開。
在半夢半醒間睜開睡眼，竟發現自己身處不知名的房間，甚至發現自己變成一個陌生女孩！而遠在他方的高校女生宮水三葉（上白石萌音 飾），醒來時也發現自己變成男孩，原來是他們的身體對調了！驚醒的兩人跳起床後發現又回到了自己的身體裡，但只要睡覺或半夢半醒之際，他們兩個人就會互換身份。一頭霧水的宮水決定循著片段的線索想要找到男孩，而男孩也透過在房間留下便條紙試著跟女孩溝通，兩人想盡辦法，在現實世界找到彼此，過程中更漸漸了解彼此，甚至開始產生好感，但沒想到兩人的奇遇並非隨機巧合，突如其來的事件也讓一切美好想像有了變化…
