Câu chuyện lấy bối cảnh tại Nanao, Ishikawa, Nakami Ganta là một nam sinh cấp ba mắc chứng mất ngủ. Một ngày nọ, anh đến căn phòng quan sát thiên văn tại trường mình để đánh một giấc. Tại đó, Ganta gặp một cô gái có cùng chứng mất ngủ với anh là Magari Isaki. Cả hai nhanh chóng trở thành bạn thân và quyết định cộng tác với nhau để hồi sinh lại câu lạc bộ thiên văn học, vốn đã bị ngưng hoạt động từ lâu.