'1리터의 눈물'은 척수소뇌변성증이라는 난치병에 걸린 기토 아야가 25세로 세상을 떠날 때까지 쓴 일기를 모아 펴낸 베스트셀러가 원작이다. 명문 고등학교에 입학시험을 치르러가던 이케우치 아야는 버스에서 그만 잠이 들어버렸다. 급히 달려가다가 넘어진 아야를 같은 학교 수험생이 아소 하루토가 태워다 준다. 두 사람은 모두 합격했고 우연히 같은 반에서 서로 남자 반장, 여자 반장으로 뽑힌다. 학교 연례행사인 합창대회를 앞두고 합창곡을 연습해야 하는데 급우들은 공부 이외에는 관심도 없이 냉담하고 하루토는 전혀 의욕이 없어 아야 혼자서만 고생을 한다. 중학교 때부터 농구부 활동을 하던 아야는 좋아하는 선배를 따라 농구부에 들어가고 선배가 잘 해주자 하늘을 날 듯 기쁘다. 어느 날 아침, 가벼운 마음으로 학교로 향하던 아야는 심하게 넘어져 턱을 다친다. 딸을 이상하게 여긴 엄마가 검사를 의뢰하고 그 결과 청천벽력 같은 병명이 밝혀진다.