Случайная встреча в школьной библиотеке переворачивает скучную жизнь старшеклассника Какуды. Забравшись на верхнюю полку за книгой, он сталкивается нос к ноку с незнакомкой, которая, по всей видимости, просто парила в воздухе. Эта странная девушка, Цукино, утверждает, что она лунная принцесса, сбежавшая с родной планеты, и теперь за ней охотятся таинственные враги. Какуда, скептик и реалист до мозга костей, списывает все на галлюцинации от переутомления, но очень скоро фантастические заявления гостьи становятся пугающей реальностью. На улицах его тихого города появляются жутковатые существа в черных костюмах, явно разыскивающие что-то — или кого-то. Цукино настаивает, что только он, благодаря какой-то особой чистоте своего «земного» сердца, может стать ее защитником и помочь скрыться.
Их невольный союз превращается в бегство с постоянной оглядкой, где обычные школьные будни смешиваются с внезапными погонями и столкновениями в самых неожиданных местах. Какуде приходится учиться верить в невероятное на ходу, полагаясь лишь на интуицию и внезапно проснувшееся желание оберегать эту нелепую самозванку. Однако чем ближе они становятся, тем больше загадок возникает вокруг самой Цукино. Ее детские воспоминания о Луне обрывочны и похожи на сказку, а силы проявляются непроизвольно и неуправляемо. Постепенно юноша начинает сомневаться: действительно ли она принцесса, или же ее происхождение куда сложнее и опаснее? Их путешествие — это не просто побег от преследователей, а медленное погружение в забытое прошлое Цукино, где правда о ее связи с Луной может оказаться ключом не только к ее спасению, но и к судьбе самого Какуды, неспроста оказавшегося в эпицентре этих событий.