Dans le Japon de la Seconde Guerre mondiale (l'histoire se passe à l'été 1945), deux enfants, Seita (adolescent de 14 ans) et sa jeune sœur Setsuko (qui a 4 ans), se trouvent livrés à eux-mêmes après la mort de leur mère, suite au bombardement massif à la bombe incendiaire de Kōbe par les États-Unis. Seita tente en vain de contacter leur père, militaire, et partent habiter chez leur tante, mais celle-ci leur dit que pour manger il faut travailler. Seita commence à travailler pour sa tante, mais cela ne lui suffit jamais. 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, Setsuko tombe malade... Seita se met alors à voler de la nourriture.