Ano Natsu de Matteru mengisahkan Kaito Kirishima, seorang siswa SMA yang gemar membuat film yang mengalami kejadian aneh ketika sedang merekam pemandangan malam dengan kameranya. Sebuah cahaya misterius muncul di langit, diikuti dengan ledakan yang kuat. Setelah itu, Kaito kehilangan kesadaran dan tidak ingat apa yang terjadi.
Keesokan harinya, kehidupan Kaito kembali normal, atau begitulah yang ia pikirkan. Di sekolah, seorang murid pindahan baru bernama Ichika Takatsuki muncul di kelasnya. Ichika adalah seorang gadis cantik dengan aura yang berbeda, dan Kaito segera tertarik padanya. Dengan dorongan dari teman-temannya, Tetsurou, Kanna, dan Mio, Kaito mengajak Ichika untuk bergabung dalam proyek film mereka selama liburan musim panas.
Selama pembuatan film, kelompok ini menghabiskan banyak waktu bersama, dan perasaan tersembunyi di antara mereka mulai muncul ke permukaan. Kanna, teman masa kecil Kaito, diam-diam menyimpan perasaan terhadapnya, sementara Tetsurou menyukai Kanna, dan Mio memiliki perasaan terhadap Tetsurou.
Namun, Ichika memiliki rahasia besar: dia sebenarnya adalah alien yang datang ke Bumi untuk mencari tempat yang muncul dalam ingatannya. Ketika perasaan mereka menjadi semakin rumit, rahasia Ichika perlahan-lahan terbongkar, menambah lapisan ketegangan dalam hubungan mereka.
