C'est l'automne et la ville de Neo-Venezia est couverte de feuilles mortes. Quelque chose dérange Anya, qui travaille à Orange Planet. Ses collègues plus âgées, Alice et Athena, ne se sont pas vues en raison de leurs emplois du temps chargés, ce qui rend Athena triste. Mais Alice semble l'éviter complètement. Avec l'aide de ses amies Ai et Azusa, Anya tente de trouver un moyen définitif pour qu'Alice et Athena se retrouvent.

Dans une petite ville paisible de Kyushu, une jeune fille de 17 ans, Suzume, rencontre un homme qui dit voyager afin de chercher une porte. Décidant de le suivre dans les montagnes, elle découvre une unique porte délabrée trônant au milieu des ruines, seul vestige ayant survécu au passage du temps. Cédant à une inexplicable impulsion, Suzume tourne la poignée, et d'autres portes s'ouvrent alors aux quatre coins du Japon, laissant entrer toutes les catastrophes qu'elles renferment. L'homme est formel : toute porte ouverte doit être fermée. Là où elle s'est égarée se trouvent les étoiles, le crépuscule et l'aube, une voûte céleste où tous les temps se confondent. Guidée par des portes nimbées de mystère, Suzume entame un périple en vue de toutes les refermer.