東京へやってきた家出少年と不思議な力を持つ少女のせつない恋模様が描かれる。主人公の少年・帆高を舞台「弱虫ペダル」などで注目される醍醐虎汰朗、ヒロインの陽菜を森七菜が、2000人を超えるオーディションで選ばれた。劇中すべての音楽を人気バンド、RADWIMPSが手がける。
前作「君の名は。」（2016)の最終興行収入は、250億円と日本における歴代興行ランキングで4位に食い込んでいるが「天気の子」は、公開開始以来の推移では「君の名は。」を上回るペースで、すでに60億円を突破。「君の名は。」は口コミで広がった経緯があるが「天気の子」は果たして・・・。
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都立神津島高校の1年生・森嶋帆高（もりしま ほだか、声：醍醐虎汰朗）は家出して東京本土にやってきた。ネットカフェ暮らしも数日で残金が尽きてしまう。上京する時にフェリーで、船から落ちそうになったところを助けてもらったライターの須賀圭介（声：小栗旬）から名刺をもらい、何かあったら連絡しろということだったので、後日事務所を訪問する。
圭介は有限会社K&AプランニングのCEOという肩書きだが、内情は姪の夏美（声：本田翼）と2人だけの零細編集プロダクション会社。雑誌「ムー」などで記事を書いていた。帆高は住み込み・食事付きの条件に惹かれ、そこで働くようになる。
2021年（令和3年）夏の関東地方では、長期間にわたって雨の日が続いていたが、その状況でも晴天を呼ぶ「100%の晴れ女」がいるという都市伝説が流れていた。
帆高はある事件から天野陽菜（ひな）（声：森七菜）という少女と出会う。
彼女こそがその晴れ女で、祈るだけで短時間・局地的にだが確実に晴れ間を呼び寄せる能力を持っていた。
陽菜は小学生の弟・凪（なぎ）と二人だけで暮らしていた。
彼女が経済的に困っている様子をみた帆高は、晴れ女の能力で商売をすることを提案し、依頼用ウェブサイトを作る。
「晴れ女」は次第に評判を呼び、順調に仕事を増やしていく。
神宮外苑花火大会を晴れにする依頼でテレビ放映されたことから、依頼が殺到したため「晴れ女」は休業することになる。
帆高が家出少年として家族から届け出がされていたうえ、彼が偶然本物の拳銃を拾ってしまっていたことから、刑事が陽菜や圭介のもとを捜査に訪れる。
その夜ホテルに泊まった3人は、インスタント食品やカラオケで楽しい一夜を過ごす。しかし能力の代償として、陽菜の身体は次第に薄く透明になっていた。
最終的に人柱（ひとばしら）として彼女が犠牲になることで異常気象が収まるという伝承のとおり、その夜に陽菜の身体は消えてしまう。
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東京の風景がリアルに細かく、すべて実名で実写のように描かれている画像がすばらしい。雨の風景はもちろん、列車の行き交い（京浜東北線や山手線など）、新宿歌舞伎町のネオン、渋谷のスクランブル交差点、事務所内部、高層ビル群、都内の俯瞰図など、きめ細かさに圧倒される。TOHOシネマズなど普段見慣れている新宿歌舞伎町界隈の光景だが、まるで実写を見ているような錯覚。
東京が、大雨で●●してしまう未来は恐怖だが、ストーリーのメッセージ性もあるかもしれないが、映像のすばらしさは「君の名は。」で実証済みとはいえ、さらに圧倒する程に迫って来る。
