学校に居場所を見つけられない少年コウ。彼の秘密の場所は、廃校の屋上にある天体望遠鏡の前だった。 　​ペルセウス座流星群が降り注ぐ夏の夜、そこで出会ったのは、クラスの人気者・ミオ。完璧な笑顔の裏に、彼女は深い影を隠していた。 　​その帰り道、何気なく乗った最終電車が、ふいに星空を走る「銀河鉄道」へと姿を変える。 　これは、孤独な二人が、それぞれの心の奥に秘めた痛みと願いに向き合う、一夜限りの不思議な旅の物語。