„5 Centimeters per Second“ erzählt die Geschichte von Takaki Tōno, einem jungen Mann, und beleuchtet seine Beziehungen und emotionalen Erfahrungen in verschiedenen Phasen seines Lebens. In drei Kapiteln werden Takakis Kindheit, Jugend und Erwachsenenalter geschildert, wobei der Fokus auf der wachsenden Distanz zwischen ihm und seiner Kindheitsliebe Akari Shinohara liegt.