부모님의 애정을 받지 못하고 친구다운 친구도 없이 고독한 유년 시절을 보낸 아마가이 치히로는 스무 살 여름 ‘레테’로 어린 시절 기억을 지우고 삶을 다시 시작하기로 결심한다. 그러나 어찌 된 일인지 그에게 도착한 것은 이상적인 청춘의 기억을 뇌에 심어주도록 프로그래밍된 나노로봇이었다. 실수로 그것을 복용해버린 그는 그때부터 나쓰나기 도카라는 ‘한 번도 만난 적 없으며 존재할 리 없는’ 소꿉친구의 기억을 갖게 된다. 그녀와 함께했던 달콤하고 충만한 가짜 추억에 손쓸 도리 없이 흔들리는 치히로. 그러던 어느 날 실재할 리 없는 가짜 추억 속 소꿉친구가 그의 앞에 나타난다. 그녀는 그에게 요리를 해주고, 그와 함께 음악을 듣고, 그와 함께 하루를 보낸다. 그러고는 말없이 사라진다. 그녀는 과연 누구인가. 그녀의 목적은 무엇인가. 

그녀의 정체를 추적해가던 와중에 도착한 한 통의 편지는 이야기의 판도를 완전히 뒤바꿔놓는다. 그녀는 비싼 물건을 강매하려는 사기꾼도, 수상한 종교 단체에 입교하기를 권유하려는 열성 신자도 아니었다. 그녀는 치히로에게 ‘레테’ 대신 다른 나노로봇을 보낸 장본인이자, 서서히 기억을 잃고 결국엔 완전한 무(無)에 이를 것이 예정된 시한부 환자였을 뿐이다. 생의 마지막에서 그녀가 원한 것은 단 하나였다. 자신의 고독을 100퍼센트 이해해줄 100퍼센트의 남자에게 100퍼센트의 사랑을 받는 것. ‘레테’를 처방받기 위해 치히로가 작성한 그의 이력을 우연히 보게 된 순간, 그녀는 직감한다. 그가 바로 자신이 그토록 찾아 해맨 ‘같은 절망을 갖고, 같은 공허에 고통받고, 같은 환상에 홀려왔던’ 운명의 상대라는 것을.​