Todo comenzó con la muerte de uno de los miembros del Club de Astronomía. A partir de esto, el rumoreado fantasma del club cobró vida. Ganta Nakami, insomne y gruñón, se encuentra con Isaki Magari, moderadamente rebelde pero fácil de llevar, en el observatorio abandonado del Club de Astronomía. Magari se despierta de golpe y trata de escapar del lugar, pero una puerta rota se lo impide, obligando a ambos a entrar. Los dos forjan una improbable amistad, lo que les lleva a utilizar el observatorio como un espacio seguro para relacionarse. Kimi wa Houkago Insomnia sigue el tiempo de los insomnes Nakami y Magari en el observatorio estelar mientras se ayudan mutuamente a sobrellevar el insomnio y los efectos duraderos que tiene en la vida estudiantil.