Durant l'été 1945, dans le Japon de la Seconde Guerre mondiale, deux enfants, Seita (un adolescent de quatorze ans) et sa jeune sœur Setsuko (qui a quatre ans), se trouvent livrés à eux-mêmes après la mort de leur mère, suite au bombardement à la bombe incendiaire de Kōbe par les forces armées américaines. Après avoir vainement tenté de contacter leur père, un officier supérieur de la Marine impériale japonaise, Seita et Setsuko partent habiter chez une tante éloignée. Un temps accueillante, cette femme aux valeurs traditionalistes exerce un poids moral croissant sur les deux enfants. Avec la pénurie, Seita et Setsuko deviennent à ses yeux un fardeau. Aussi, Seita et Setsuko partent et se réfugient dans un abri désaffecté. Celui-ci est illuminé la nuit par des milliers de lucioles. Les problèmes s'enchaînent : la nourriture vient à manquer et Setsuko tombe malade. Seita se met alors à voler de la nourriture.