花屋の娘・三崎結花（常盤貴子）は、大学生の浅海暁生（窪塚洋介）と何気なく出会い、何気なく惹かれ合ったが、あるアクシデントからその後はお互いに連絡が取れずにいた。 それから一年が経ち、今でも父・重雄（大杉漣）の花屋を手伝う結花と、その花屋の近くにある県立高校の数学教師になった暁生。新米教師の暁生は生徒達に人気があり、女の子に人気の大友唯（山下智久）や、高松翔（山田孝之）たち落ちこぼれ軍団の良き兄貴分であった。 ２学期の終業式の日、花代の集金に学校を訪れた結花。花の発注主はブランド品が大好きで、ローン地獄にハマっている女教師・関谷則子（中島宏海）だった。しかし、彼女から年明けにまた来るように言われ、仕方なく出直すことに。その帰り際、暁生と偶然に再会する。しかし、久し振りの再会にも、暁生の誤解を招く行動から二人の関係はギクシャクし、スッキリしないまま別れてしまう。 年が明けて正月。暁生は結花を訪ねて花屋に行き、あの後１年間、連絡が取れなかった理由を結花に説明する。 始業式前日―、運命の１月７日。学校では一部の落ちこぼれ生徒を集めて、冬休みの補講授業が行なわれていた。その日、店番をしていた結花の元に１本の電話が入る。それは、寿司屋の見習いをしている藤沢隆太（妻夫木聡）からであった。久し振りに会う約束をした結花は、出掛けに関谷の花代を集金しに学校に立ち寄る。校庭で結花の姿を見つけ、近づく暁生。しかし、意識し合うが故にちょっとした事でまた口論になる。 その時、突然に地響きが起こり・・・！？
横浜の本倉高等高校。突然に起きた激しい揺れが収まった。たまたま校庭にいた花屋の店員・結花（常盤貴子）は思わず、教師・暁生（窪塚洋介）にしがみついていた。 教室も騒ぎになるが、教室の中にいた大友（山下智久）や高松（山田孝之）らの生徒たちには何が起きたのか分からない。しかし、携帯電話は圏外になり、テレビやラジオ、公衆電話も使えなくなっていた。これは地震の影響なのか？ 様子を探ろうと学校の外に出た生徒、教師たちは、眼にした光景に唖然とする。 一方で学校には、住民や生徒の親、結花の父・重雄（大杉漣）らが駆け付けた。テレビ局のレポーター・中沢純子（石橋けい）等の報道陣、野次馬もいて、辺りは騒然としている。やはり、学校に何か異変が起きたようだ。 その頃、寿司屋の見習い・藤沢隆太（妻夫木聡）が約束の公園で結花を待ち続けるものの彼女は姿を見せず、寂しく立ち去る。 そんな中、女教師・関谷（中島宏海）だけは、何故かこの事態を一人で喜んでいる。 これが結花と暁生たちの、愛と勇気と冒険の日々の始まりだった。
学校が消えた跡地では、報道陣や野次馬も集まり一大事件になっている。警察や消防による現場検証も始まった。 一方、消えてしまった本倉高校では、異変が起きてから初めての夜を迎えていた。不安が募る生徒たち。結花（常盤貴子）と教師・暁生（窪塚洋介）は先頭に立ち、生徒たちと、生きる為にすべき事の役割分担を決めた。 だが、女教師・関谷（中島宏海）は校内の食料を独り占めにして、それをエサにみんなを自分の言いなりにしようとしている。教師・若原（中丸新将）の発案で、先ずは周囲の状況を把握しようと、結花と高松（山田孝之）も一緒に車で探索に出る事になる。 その途中、松葉杖を突いた本倉高校の制服姿の少女・西あゆみ（赤咲伶奈）が、一人で歩いているのを発見する。彼女は、ただひたすら山梨に向かって歩いていたと言う。その探索の旅の果てに、何と結花が命を狙われる事になる。絶体絶命の大ピンチに、助けを求めて声を上げた結花。 深夜―。店の片付けをしていた隆太（妻夫木聡）と、床に就いていた結花の父・重雄（大杉漣）は、結花が助けを求めて苦しむ声を聞く。家を飛び出した重雄が向かった先は、横浜の・・・とあるホテルであった。
極限状況の中で豹変した本倉高校の教師たちから、砂漠の崖っぷちに追いつめられて絶体絶命の結花（常盤貴子）。暁生（窪塚洋介）は車で駆けつけるが間に合わない。結花は思わず握り締めた鈍器で抵抗して何とかピンチを脱したが、武器となった錆びた栓抜きは、彼女の元教え子・藤沢隆太（妻夫木聡）と共に学校を追われた時の因縁の栓抜きとよく似ていた。 その頃、学校から少し離れた高台では、結花と暁生たちの様子を観察している武装した「人類たち」がいた。 夜、月明かりの下でデートする結花と暁生。その途中で発見された本倉高校のプレート。しかしそこには、彼女らが今いる場所に関わる驚くべき内容が書かれていたため、２人は生徒たちに気付かれない様にと砂の中に埋め戻した。 翌朝、とうとう水道の水が止まった。食べる物も無く空腹の生徒たち。 その様子を見た女教師・関谷（中島宏海）は、独り占めにした食べ物をエサにして大友（山下智久）を誘惑する作戦に出る。そんな中、１人だけ３年生で医学部進学を目指していた柳瀬（鳥居紀彦）が受験出来ない事を理由に、また不安に耐えかねた真紀（石井里弥）も屋上から飛び降りようとしていた。懸命の説得を続ける暁生。 一方で結花は、プールの水を飲み水に出来ると考えるが、またしても関谷が邪魔に入り争いになる。しかも、関谷の誘惑に負けた何人かの生徒たちが関谷に味方する。 だが、みんなでモメているその裏では、先程の「人類たち」が学校に侵入しようとしていた・・・。
結花（常盤貴子）と暁生（窪塚洋介）たちは、女教師・関谷（中島宏海）から取り戻した貴重な食料を貯蔵庫に保管した。だが、学校に侵入した謎の「人類たち」がそれを見つけて食べ漁り、そこに遭遇した女子数人に襲いかかる。 叫び声を聞いた暁生は、高松（山田孝之）らと共に駆けつけて格闘になる。そして、大友（山下智久）が襲われたところを庇って、暁生が怪我を負ってしまう。天才少女・我猛（鈴木えみ）によると、彼らの狙いは“食料”と“女”だと思う。 本倉高校の一同は自分たちの置かれた状況についてクラスに集合して話し合う。 （１）現代ではまだ開発されていないはずの新幹線の存在、（２）カーナビゲーションに一瞬表示された「２０２０年」という年代表示、（３）起こるはずのない日蝕の目撃。 以上の状況から見て、今自分たちがいるのは「人類が滅びる寸前の日本だ」と推論するが、女番長・美雪（小泉絵美子）は「滅びた現代の日本だ」と反論。 結花は、結論を出せないで迷っていた。
侵入した「人類たち」に襲われた暁生（窪塚洋介）。傷の痛みを周囲に隠そうとするが、結花（常盤貴子）はその様子を見て心配し、いつしか暁生への・・・かけがいのない愛が芽生えている事に気付く。 本倉高校跡地付近－。テレビレポーターの中沢（石橋けい）は学校消失の真相を究明すべく、あの１月７日に“学校に向かって吹いた風”の取材に乗り出した。 教室では、天才少女・我猛（鈴木えみ）が、「人類たち」の１人が去り際に“お前らのせいだッ”と特殊なアジア系の言葉で言い残したと説明。結花と大友（山下智久）は、学校から少し離れたところで石版を発見する。それは、彼らの今の居場所を示す決定的な証拠だった。 次の日、保健室で寝ていた暁生の容態が急変する。医学部志望の３年生・柳瀬（鳥居紀彦）は、助かる見込みは無いと言う。 しかし、結花たちは薬を探しに大病院の跡地に向かった・・・。
突然、学校に侵入した「人類たち」に襲われた傷が悪化し、悪性の破傷風に感染した暁生（窪塚洋介）。暁生のことをいつしか愛し、そのかけがえのなさを痛感した結花（常盤貴子）は、大友（山下智久）たちを連れ、暁生を救う為、薬を探しに砂漠へ出かける。 学校の裏門では、関谷（中島宏海）が、紙袋の包みを拾う。そして、中身を見て関谷は再び結花、暁生や生徒たちへの復讐を企てる。 結花たちは病院跡に辿り着いて薬の瓶を発見するが、手にすると全てぼろぼろに壊れてしまった。結花たちは薬を求めて、さらに離れた大病院の跡地に向かう。それは極めて危険な旅だった。 結花たちの帰りを心配して屋上に上がった高松（山田孝之）は、巨大な竜巻が学校に向かって来るのを目撃する。 そんな中、暁生の脈はほとんど無くなり、絶体絶命のピンチを迎えた・・・。
傷が悪化して破傷風にかかり、意識不明の暁生（窪塚洋介）。そんな最中、本倉高校を突然竜巻が通り過ぎる。決死の旅の末、結花（常盤貴子）たちは薬を手にして学校に戻って来るが、暁生は呼吸困難に陥っていて窒息死の危機。このままでは死んでしまうと結花は手術を決断する。医学部進学を目指していた柳瀬（鳥居紀彦）のオペが始まる。大切な暁生を失うまいと必死に補助する結花。激痛に耐える暁生。 大友（山下智久）は高松（山田孝之）たちを探して学校の裏に行くと、畑を守って竜巻に襲われた池垣（松本伸夫）が倒れていた。ついにこらえきれなくなった生徒達はダイナマイトで人工的に地震を起こし、時空を越えて元の世界に戻ろうと考える。もう水も食料も尽きつつあったのだ。 一方、本倉高校跡地では、産廃業者たちが学校が無くなって出来た巨大な穴になんとゴミを捨て始めた。そこに、それを阻止しようとして抵抗する藤沢（妻夫木聡）とかおる（水川あさみ）の姿があった。
三崎結花（常盤貴子）や浅海暁生（窪塚洋介）らの砂漠での“生活”も２週間が経過した。 食料や水をはじめとする物質的なものが尽きかけている状況で、大友唯（山下智久）や高松翔（山田孝之）ら生徒たちは、時空を超えるという意味、そして今そこに自分たちが存在しているという意味を探り、その中に希望を見出そうとする。 再会の約束が果たされないまま学校と共に姿を消した結花に想いを残す藤沢隆太（妻夫木聡）は、修業をしている寿司屋の客から、消えた本倉高校の生徒や教職員の慰霊碑建立計画を聞く。結花はどこかで生きている、どこかでそう自分に信じ込ませていただけに、隆太は死者として結花の名が刻み込まれることに大きなショックを受けていた。そして、それでも忘れられない結花への想いを新たにする。 結花の心の中に常に隆太の存在を感じることに嫉妬心を拭い切れない暁生を、結花は深夜のデートに誘い出す。そして、暁生にずっと秘密にしておいたものを見せる。それは正に2002年の現代で建立計画が進められている『自分たちの慰霊碑』だった。現代では自分たちは死んだものとされていることで、助けは決して来ないことを認識し、やはりここが未来だと確信する２人。 その整理しきれない感情の中で、暁生は結花に、結花がかけがえのない存在だと、そして、これから待ち受ける未来をずっと一緒にいたいと告白する。
食料がとうとう底をついた。三崎結花（常盤貴子）と浅海暁生（窪塚洋介）も生徒と最後の食事をとる。結花と暁生は、こんな世界でも希望を捨てずに生きようとしている生徒たちの未来に、ささやかな祝杯をあげる。 しかし、せっかく芽が出た植物が枯れ出した。生徒たちは再び絶望する。暁生は積み重ねられた土壌汚染に原因があると考える。結花は人知れず泣きながら地球を滅ぼした『現代』の人類に、「もう地球を汚さないで」と強く念じる。すると、再びその想いは声となって『現代』の父・重雄（大杉漣）と藤沢隆太（妻夫木聡）に届く。 学校を離れていた生徒がやつれ果てた姿で「富士山の見えるところに天国が」と告げに戻ってくる。生徒たちは、また微かな希望にすがろうと、『天国』を探しに学校を出発する。そんな生徒をほっておけず、暁生は生徒と共に学校を後にする。学校を守るため残ることを決意した結花は、必ず戻ってきてと暁生と約束して気丈に送り出す。暁生たちはどうにか『天国』に辿り着くが、彼らが目にしたものは廃墟となったテーマパークだった。 その頃、結花と数名の生徒を残し人気のなくなった学校に『黒い影』が忍び寄る。そしてさらに大きな地震が結花たちを襲う。結花は『天国』を探しに出た暁生や生徒たちを案じて危険を承知で外出する。その時、結花はただごとではない体の変調を自覚していた。
三崎結花（常盤貴子）と浅海暁生（窪塚洋介）の間を大きく引き裂いた地割れ。背後からは容赦なく滅亡した人類の遺産・化学兵器と思われる毒雲が迫り来る。毒雲から逃れるには地割れを飛び越えなければならない。 大友唯（山下智久）や高松翔（山田孝之）ら、無事に渡り終えた生徒を笑顔で迎える結花だが、暁生は結花の異変に気づき心配でならない。ひとり跳ぶごとに崩れていく壁面。暁生は最後に地割れを跳び越え、ようやく結花との再会を果たす。そのとき張り詰めていたものが一気に解け、結花は暁生にゆっくりもたれかかる。結花の呼吸はすでに小さく浅い。 迫り来る毒雲から逃れるため洞窟に身を隠す一同。そこで彼らが目にしたものは、人類が自滅の道を歩んだ過程、そしてそこから生まれたものの存在。世界の終末の謎が解き明かされもはや生き延びる希望を失った生徒達を、苦しさを押して「自分の力を信じて・・・・・・」と一生懸命に励ます結花と彼女を抱きしめるしかできない暁生。夜が明けあの毒雲はいつしか過ぎ去っていた。 目を閉じて暁生に抱かれたままの結花。生徒達はそれぞれ言葉はなく結花と過ごした思い出を胸に、最後の力を振り絞って本倉高校への“家路”を急ぐ。ようやく学校に到着した暁生たち。結花は最期に精一杯微笑んだ。 そして大きな地震が再び学校を襲う。頻発する火山の噴火による地震、そのとき生徒達の目の前で奇蹟が起こる。学校の時空の壁が広がり、一瞬彼らの生きていた“過去”と接点ができたのだ。