원인 불명의 해수면 상승으로 지표의 대부분이 바다에 잠긴 근미래. 어릴 적 사고를 당해 한쪽 다리를 잃은 소년 이카루가 나츠키는 도시 생활을 포기하고 바닷가에 있는 시골 마을로 이사와 살게 되었다. 의지할 사람이 없는 그에게 남겨진 건 해양지질학자였던 할머니의 배와 잠수정, 그리고 빚. 나츠키는 "잃어버린 미래"를 되찾기 위해 할머니의 유산이 잠들어 있다는 바닷속 창고를 향해 잠수한다. 그곳에서 찾아낸 건 관처럼 생긴 장치 속에 잠들어 있는 신비한 소녀 아트리. 그녀는 사람으로 착각할 만큼 정교하고 감정이 풍부한 로봇이었다. 바닷속에서 인양된 아트리는 말했다. "마스터가 남긴 마지막 명령을 완수하고 싶습니다. 그 때까지 제가 나츠키 씨의 다리가 되어 드리겠습니다!" 바다에 가라앉아 가는 따스한 마을에서 소년과 로봇 소녀의 잊을 수 없는 여름이 시작된다―.