La historia muestra la vida de dos estudiantes del tercer año de un instituto en Hokkaido, Shuji y Chise. Chise es una chica tranquila, tímida y algo torpe, que declara su amor a Shuji, un típico estudiante con grandes rasgos atléticos para su edad, el cual no es muy bueno manejando este tipo de relaciones. Al principio existen dificultades para sobresalir como pareja, ya que ambos no saben expresar muy claramente sus sentimientos. Para aminorar esta situación, los dos comienzan a escribir un diario de vida compartido, en donde anotarían todas las vivencias que tuvieran como pareja, siendo a la vez una pequeña historia de amor, que a la larga se convertiría en una historia sobre el fin del mundo. Shuji no sabía que Chise le escondía un secreto. Chise era el "Arma Definitiva", es decir, el arma más poderosa para la victoria de Japón en la Tercera Guerra Mundial.