一年間不登校だった中学生の始は、春から再び学校に通いだした。その目的は、この学校にいるはずのある人を捜すためだった。そんな中、始は校内の廊下に倒れている女子生徒と遭遇する。彼女は「星空中毒」という珍しい病気にかかった、高等部の遠山先輩だった。夜空の星を長時間見続けることで発症するその病気は、近年発見されたばかりの未知の病だ。始は、遠山先輩の友人・ひまわりに勧誘され、星空中毒を観察する「空想研究会」へ入ることに。研究会の活動をするうちに、始はかつて遠山先輩やひまわりと親しかった、今は亡き少年について知ることになり……