Todo comenzó con la muerte de uno de los miembros del Club de Astronomía. A partir de esto, el rumorizado fantasma del club cobró vida.
El gruñón insomne Ganta Nakami se topa con la moderadamente rebelde pero tranquila Isaki Magari en el observatorio abandonado del Club de Astronomía. Magari despierta sobresaltada e intenta escapar de la escena, pero una puerta rota se lo impide, forzando a ambos a entrar. Los dos forjan una amistad improbable, lo que les lleva a utilizar el observatorio como un lugar seguro para interactuar.
Kimi wa Houkago Insomnia sigue a los insomnes Nakami y Magari en su tiempo en el observatorio estrellado mientras se ayudan mutuamente a lidiar con el insomnio y los efectos duraderos que tiene en la vida estudiantil.
