В небесах над миром, где облака превратились в твердую почву, а города парят в стратосфере, существует древняя легенда о Бесконечных небесах — месте, где время течет вспять, а души обретают покой. Юный пилот-курьер Кай, зарабатывающий на жизнь доставкой грузов между летающими островами, однажды получает загадочный заказ: перевезти старинный музыкальный ящик в запретную зону, где, по слухам, обитают духи погибших воздушных кораблей. В пути его настигает шторм, и ящик раскрывается, выпуская на свободу девушку по имени Аой — неупокоенную душу, привязанную к мелодии, которую она не может допеть. Кай, сам потерявший семью в авиакатастрофе, соглашается помочь ей завершить песню, чтобы она обрела вечный покой. Но их путешествие привлекает внимание Небесной гильдии — корпорации, контролирующей воздушное пространство и тайно охотящейся за артефактами, способными нарушить баланс между мирами.
Преследуемые дирижаблями гильдии, Кай и Аой пробираются через руины древних обсерваторий и облачные леса, где каждое эхо их шагов оживляет воспоминания о прошлых жизнях. Аой постепенно вспоминает, что была пилотом-испытателем прототипа корабля, способного пронзать слои атмосферы, и её песня — на самом деле зашифрованный код, открывающий портал в Бесконечные небеса. Гильдия хочет использовать этот портал, чтобы извлечь энергию из мёртвых душ, превратив их в топливо для своих машин. В финале, когда Кай и Аой достигают края мира — разлома, где небо обрывается в пустоту, — девушка понимает, что её истинное предназначение не в том, чтобы уйти, а чтобы разорвать цикл страданий. Она жертвует своей песней, превращая её в бурю, которая уничтожает флот гильдии, но сама исчезает, оставляя Кая одного с музыкальным ящиком, который теперь играет тишину. Вернувшись в город, он обнаруживает, что мелодия начала звучать снова, но уже в исполнении детей, родившихся в тот самый миг, когда Аой исчезла, — намекая, что души не исчезают, а лишь меняют форму, продолжая свой полёт в бесконечных небесах.
