电影讲述了高中生小林沙苗在一次意外中被猫娘佐藤健所救，两人由此展开了一段跨越物种的爱情。沙苗逐渐发现自己拥有了猫娘的部分能力，而佐藤健则在人类世界中寻找能够理解她的人。两人经历了种种困难和挑战，最终决定共同面对未来的未知。