秒速五厘米以一個少年為故事軸心，而展開連續3個獨立故事的動畫短片，時代背景是從1990年代至現代的日本，通過少年的人生展現東京以及其他地區的變遷。
櫻花抄：櫻花花瓣飄落的速度是每秒五厘米，那麼兩顆心需要多久才能靠近，大雪彌漫的世界，車站延遲的時間仿佛隔了一個世紀的遙遠。
貴樹和明裡小時候
貴樹因為父母調職而轉校來到東京的國小。一年後，明裡也轉校來到同一班級。兩人因體弱多病，不擅長運動，而喜歡獨自待在圖書館。雖然年紀還小，可是兩人還是互相吸引，對方在自己心中的存在漸漸變得無法取代。但是，兩人親密的世界因明裡再度轉校而悲哀地告終。之後，貴樹一直努力地适應沒有明裡的世界。但在中學一年級的夏天，貴樹收到明裡寫給他的信時，感情一下子再度湧現。他們開始通信，并再次得到能夠互相傳達心意的幸福。
落日
那年冬天，貴樹要轉校去一個遙遠的地方。比現在分開得更遠，可能再也不能見面。于是兩人在信中約定：在放學後貴樹乘電車到明裡身處的栃木縣岩舟車站，會合時間是晚上七時。1995年3月4日，從早上開始下着寒冷的雨，中午時雨又變成了雪。放學後，貴樹按約定乘坐電車前往岩舟車站。因下雪的緣故電車發生了晚點與停運，導緻貴樹錯過了約定的時間，但在到達岩舟車站候車室時發現明裡依然在等着他。候車室内貴樹吃過明裡做的茶點，其後與明裡一同前往其信中所提到的櫻花樹，并在樹下交換了初吻。那天晚上，兩人在田邊的倉庫休息了一晚。次日，貴樹乘坐早上的第一班電車和明裡告别了。
宇航員：火箭以時速五公裡的速度飛向天際，隻留下那宛如那過往雲煙般漸漸遠去的某物，請不要對我這麼溫柔，你的溫柔是我内心的柔軟。
風景
中學二年級的第一天，花苗看到從東京轉校過來的貴樹時，就已經喜歡上他。無論上課時還是放學後，甚至帶狗在海邊散步時，花苗都會在視線的一角尋找他的身影。為了和貴樹在同一所高中而拼命溫習，雖然合格了但還是沒有向他告白的勇氣，一直都暗戀着貴樹。1999年，高中三年級的夏天，不但受姐姐影響而在高中開始的滑浪陷入了低潮，而且也決定不了畢業後的出路。雖然花苗對貴樹的思念愈來愈強烈，但隻是為了裝作偶然遇上而一起回家。在高中生活隻剩下半年時，感到焦急的花苗做了一個決定：能夠在滑浪時再次站起來，就向貴樹表白。為此，花苗努力練習滑浪，成功地在滑浪時再次站起來。某日放學後，花苗打算向貴樹告白，卻發現貴樹的心裡并沒有她，而忍住了告白，但依然喜歡着貴樹。高中畢業後，貴樹考取東京的大學。在其離開種子島時，花苗去機場送貴樹乘坐飛往東京的班機。
秒速五厘米：大雪彌漫的田園深處，城市遠方遙不可及的燈火，零零星星地在黑夜中閃爍，潔白的積雪上留下少男少女的腳印，兩人約定着一起觀賞下一季的櫻花。
明裡
2007年的東京，貴樹在從事系統工程師的工作，過着忙碌的日子。出來社會工作後，季節和季節、年和年之間的區分變得暧昧起來，不知不覺就過了數年。那年年尾，貴樹和交往了3年的水野理紗分手了。2008年，貴樹在春天來臨前辭職了。他既覺得有無數的理由要他這樣做，同時又覺得能令自己接受的理由其實一個也沒有。不久空氣慢慢變得暖和，櫻花的季節也到訪東京。在一個恬靜的平日，中午過後，貴樹披上薄外套，走在街上。經過鐵道時，與迎面而來的女子擦肩而過的瞬間，猛然想起了多年未見的明裡。在通過鐵道緩緩轉過身，兩人目光交錯，就在心與記憶即将沸騰的瞬間，卻被疾馳而過的小田急線列車擋住了視線。而在電車通過時貴樹就已在心中下了決定，待電車通過後發現女子早已離去時，微微一笑轉過身去。
貴樹
《秒速五厘米》是一部青春愛情系列影片，結局中貴樹錯過了自己的青梅竹馬明裡，這種類型的結局主要給了觀衆很多的遐想，每個人在生活中總會錯過很多事物，人往往在失去的時候才懂得珍惜，每個人也都有錯過愛情的時候，過去的事情已經成為了心中最美好的回憶，這并不是失敗，而是一種親切的留戀，是最寶貴的一份記憶。新海誠想表達的是，曾經純真的感情并不會随着時間的流失而消逝。即便這種感情因為種種原因沒有得到完成，但它必定會是心裡美麗的一段回憶。而龜縮于以往的傷痕中，不敢接受新的幸福，隻會使心越來越蒼老，最後慢慢死去。
結尾
影片的名字《秒速五厘米》解讀每秒5厘米似乎這個速度并不是很快，甚至可以說是很慢。人的步行速度都比它快。可這個速度如果保持了13年呢。
通過這個公式可以計算出來
5CM/S * 13年 * 365天 * 24小時 * 60分鐘 *60秒=20498.4公裡.
20498.4公裡，這個距離正好是繞行地球半圈的距離，也就是南極和北極的距離。當然也許這隻是個巧合，經過一些專業達人的分析，貴樹和明裡最後一次見面，到岔道口的相遇，正好是13年。兩顆曾經相溶的心，經過了13年的時間，彼此達到了地球上最遠的距離。