„Tsuki wa Higashi ni Hi wa Nishi ni: Operation Sanctuary” to historia Naokiego Kuzumi, licealisty, który po stracie rodziców w wypadku mieszka razem z ciotką, wujkiem i kuzynką Matsuri. Jego życie wydaje się dość zwyczajne, choć nie pamięta swojego dzieciństwa. Pewnego słonecznego dnia, podczas drzemki na ławce, czerwonowłosa dziewczyna – Mikoto – dosłownie spada na niego z nieba. Z niewiadomych powodów uważa go za swojego młodszego brata. Czas Naokiego jest schronieniem dla tych z przyszłości, których dotknęła nieuleczalna choroba. Gdy Mikoto dowiaduje się, że jej młodszy brat Yuusuke został zabrany do czasów Naokiego, sama decyduje się cofnąć w czasie.