Kimi no Na wa bercerita tentang Mitsuha Miyamizu, seorang siswi sekolah menengah atas yang tinggal di desa fiktif bernama Itomori di daerah pegunungan Hida Prefektur Gifu, mulai bosan dengan kehidupannya di pedesaan tempat dia lahir dan berharap dapat terlahir menjadi pemuda tampan yang hidup di Tokyo pada kehidupan selanjutnya. Kemudian, Taki Tachibana, seorang siswa sekolah menengah atas yang tinggal di Tokyo, terbangun dari tidurnya dan menyadari bahwa dirinya adalah Mitsuha, yang entah bagaimana bisa masuk ke dalam tubuh Taki.

Taki dan Mitsuha menyadari bahwa mereka berdua saling memasuki tubuh satu sama lain. Mereka mulai berkomunikasi satu sama lain dengan saling meninggalkan catatan di kertas maupun melalui memo di ponsel mereka. Seiring dengan berjalannya waktu, mereka semakin terbiasa dengan pertukaran tubuh ini serta mulai mencampuri kehidupan satu sama lain.

Mitsuha membantu Taki untuk menjalin hubungan dengan seorang wanita rekan kerjanya yang bernama Miki Okudera, sehingga akhirnya Taki dapat berkencan dengan Miki. Sementara itu, Taki membantu Mitsuha agar lebih dikenal di sekolahnya. Mitsuha kemudian memberitahu Taki mengenai sebuah komet yang diramalkan akan melintas dekat Bumi dalam beberapa hari mendatang, dan betapa tertariknya dirinya untuk dapat melihatnya, karena waktunya bertepatan dengan festival di desa Itomori.