20歳の恵美（石橋杏奈）はフリースクールでボランティアをしており、子供たちに自分が撮影した空の写真・もこもこ雲をプレゼントしている。取材しに訪れたジャーナリストの中原（福士誠治）に恵美は、かけがえのない友だちのことを話し始める。小学4年生の頃、恵美は交通事故の後遺症がきっかけでまわりに壁を作っていた。学校行事に向け恵美は幼い頃から体が弱く学校を休みがちな由香（北浦愛）と一緒に練習することになる。恵美は雨の日に事故に遭ったことを由香に当たるが、その次の日から由香は自分より一回り大きい傘を持って恵美の家の玄関の前で待っていてくれた。由香は病院の「お友だちの部屋」に描かれていたもこもこ雲を見ながら、ずっと友達がほしいと思っていた。それから二人はいつも一緒にいた。彼氏ができた親友から相手にされずに悩むハナ（吉高由里子）や、恵美の弟ブン（森田直幸）のクラスメートで自分に自信が持てない三好君（木村耕二）、不器用で恋心を抱く琴乃（華恵）に振り向いてもらえない佐藤先輩（柄本時生）。それぞれが迷いながらも毎日を過ごしていく。由香の13歳の誕生日の日、恵美は由香が病院で寂しくないように自分で想像して描いたもこもこ雲の絵をプレゼントする。嬉しそうにずっと見つめる由香。その日から由香の病状は日に日に悪化していった。由香が心配でならない恵美だが、受験が控えているため、由香の両親と、試験が終わるまで由香の見舞いには来ないことを約束する。試験後、恵美はその足で病院に向かうが、病室はすでにがらんとしていて誰もいない。由香にあげた雲の絵がベッドに寝転んで見れるよう天井に貼ってあるのを見て、涙を流す恵美。恵美が中原と行う写真展の準備をしていると、由香の両親が訪れる。彼らは、由香の13歳の誕生日に恵美がプレゼントしたもこもこ雲の絵を二人で笑顔で見ている写真を渡す。恵美はそれを懐かしそうに見つめ、空を見上げる。