Kokone Morikawa mengidap penyakit tidur siang aneh yang mengalihkan perhatiannya dari kenyataan, penyakit yang membuat dunia mimpinya dan dunia nyata hampir tidak bisa dibedakan. Pada kenyataannya, dia adalah seorang siswa SMA biasa yang sedang mempersiapkan ujian masuk universitas; tetapi dalam mimpinya, dia adalah seorang putri ajaib dari Heartland, masa depan yang digerakkan oleh mesin di mana penggunaan kecerdasan buatan dilarang.

Di dalam alam mimpi yang tampaknya hanya khayalan, Kokone menemukan lebih banyak hal tentang masa lalu keluarganya dan rahasia yang ayahnya, seorang mekanik berbakat, coba lindungi darinya. Namun, ketika peristiwa antara dua dunia saling terkait, dia sekarang harus melindungi rahasia tersebut dari entitas jahat, baik yang seperti mimpi maupun yang sangat nyata.