Солнечный свет пробивается сквозь пыльные стекла заброшенной обсерватории, выхватывая из полумрака фигуру парня, склонившегося над старым телескопом. Юто Аоки, студент астрономического факультета, приехал в этот горный городок не для того, чтобы любоваться звездами. Он ищет тишины и покоя, пытаясь заглушить внутреннюю пустоту, оставшуюся после трагической гибели сестры. Каждую ночь он поднимается на крышу старого здания, вглядываясь в бесконечное небо, надеясь разглядеть в мерцании далеких галактик ответы на вопросы, которые мучают его. В одну из таких ночей, когда дождь смывает очертания города, он замечает странное свечение в лесу. Следуя за ним, Юто натыкается на девушку, сидящую на поваленном дереве. Ее кожа отливает бледным серебром, а длинные волосы переливаются всеми оттенками ночного неба. Она не помнит, кто она и откуда, но в ее глазах плещется целая вселенная. Единственное, что она знает — ее имя, Мира, и странная фраза, сорвавшаяся с губ: «Я упала вместе со звездой».
Юто, движимый не столько жалостью, сколько профессиональным любопытством и смутным чувством родства, решает помочь Мире. Он селит ее в пустующей комнате обсерватории, и между ними завязывается хрупкое, почти невесомое общение. Мира не ест, не спит, но часами может смотреть на звездные карты, безошибочно называя координаты галактик, которые еще не открыты человечеством. Ее тело не отражается в зеркалах, а в лунную ночь от нее исходит слабое, едва уловимое сияние. Местные жители начинают замечать странности: цветы в саду, где сидит Мира, распускаются за секунды, а старый колодец, в который она случайно уронила слезу, наполняется водой, светящейся изнутри. Юто понимает, что Мира — не человек, а нечто иное, возможно, сгусток космической энергии, принявший человеческую форму. Его научный скептицизм рушится, уступая место благоговейному ужасу и нежности. Он начинает искать способ вернуть ее домой, туда, откуда она пришла, но каждый новый шаг в этом расследовании открывает пугающую правду: Мира не просто упала на Землю, она была изгнана, и ее возвращение может нарушить хрупкий баланс между мирами.
Тем временем в городок приезжает загадочный коллекционер редких артефактов, который охотится за «звездной девой». Он знает о Мире больше, чем говорит, и его интерес подкреплен не только научным любопытством, но и древним пророчеством. Согласно легенде, падение звезды, принявшей облик человека, предвещает либо великое обновление, либо катастрофу. Юто оказывается перед мучительным выбором: помочь Мире вернуться в ее холодный, безмолвный космос, обрекая себя на вечную тоску, или удержать ее рядом, рискуя навлечь беду на весь мир. Мира, постепенно обретающая человеческие чувства, впервые испытывает боль, радость и страх. Она начинает понимать, что такое время, которое для нее раньше было лишь абстракцией. В финале, когда коллекционер почти достигает своей цели, а небо над городом начинает затягиваться аномальной тьмой, Юто и Мира совершают отчаянный поступок. Они взбираются на самую высокую гору, где, по расчетам Юто, находится точка разрыва между измерениями. Мира, собрав последние силы, превращается в поток чистого света, который пронзает небо, заставляя звезды вспыхнуть с невиданной силой. Юто остается один, но впервые за долгое время он не чувствует пустоты. Он смотрит вверх и видит, как одна звезда сияет ярче других, пульсируя в такт его сердцу. Он понимает, что Мира не исчезла, а стала частью небосвода, и теперь каждый звездопад будет напоминать ему о том, что даже в самой глубокой тьме можно найти свет, если у тебя хватит смелости поднять голову.