Tenki no Ko bercerita tentang petualangan seorang anak laki-laki bernama Hodaka Morishima dan Hina Amano, seorang "Gadis Matahari" dengan kekuatan misterius yang bisa merubah cuaca dengan kekuatan "doa"nya. Hujan yang terus turun membasahi Tokyo setiap hari membuat banyak orang berharap cuaca cerah. Saat itulah Hina dan Amano menawarkan jasa "Layanan Matahari" yang membuat cuaca cerah. Namun, ada "harga" yang harus dibayar agar semua itu bisa tercapai. Petualangan penuh emosional mereka berdua pun berlangsung.