Zdystansowany protagonista to mól książkowy, który czuje się głęboko odizolowany od świata, w którym żyje. Nie interesuje się innymi i jest święcie przekonany, że nikt nie interesuje się nim. Jego historia zaczyna się w momencie, gdy przypadkowo trafia na odręcznie napisaną książkę zatytułowaną „Dziennik współistnienia z chorobą”. Szybko odkrywa, że jest to sekretny pamiętnik należący do jego popularnej i pełnej życia koleżanki z klasy, Sakury Yamauchi. Dziewczyna zwierza mu się, że cierpi na śmiertelną chorobę trzustki i że jej czas na tym świecie jest policzony. O jej stanie wie tylko rodzina; nawet jej najbliżsi przyjaciele nie mają o niczym pojęcia.
Mimo tego wyznania, chłopak nie okazuje jej ani krzty współczucia. Jednak porwany przez fale niesłabnącej energii Sakury, ostatecznie zgadza się towarzyszyć jej w ostatnich dniach życia. W miarę jak ta para skrajnych przeciwieństw spędza ze sobą czas, ich więź zacieśnia się, splatając się z każdym wyborem dokonywanym z dnia na dzień. Pozorna beztroska i nieprzewidywalność dziewczyny zakłócają beznamiętny nurt życia protagonisty, stopniowo otwierając jego serce, gdy ten odkrywa i przyjmuje prawdziwe znaczenie życia.
