Hoshi no Koe, menggunakan animasi digital 2D dan 3D penuh, adalah kisah cinta jarak jauh dan pesan surat antara anak laki-laki dan perempuan. Berlatar tahun 2046 setelah penemuan reruntuhan peradaban alien di Mars, manusia telah mampu membuat lompatan dalam teknologi dan berencana mengirim ekspedisi ke ruang angkasa pada tahun berikutnya. Nagamine Mikako dan Terao Noboru adalah siswa sekolah menengah pertama. Namun, sementara Noboru akan memasuki SMA musim dingin mendatang, Mikako dipilih untuk bergabung dengan ekspedisi ruang angkasa.