Soffrendo di frequenti attacchi d'asma, la giovane Anna Sasaki è tranquilla, poco socievole e isolata dai suoi coetanei, causando al suo genitore adottivo infinite preoccupazioni. Su raccomandazione del medico, Anna viene mandata in campagna, nella speranza che l'aria più pulita e uno stile di vita più rilassante migliorino la sua salute e le aiutino a liberare la mente. Impegnata nella sua passione per il disegno, Anna trascorre le sue giornate estive vivendo con gli zii in un piccolo paese vicino al mare. Un giorno, mentre vaga all'aperto, Anna scopre una villa abbandonata conosciuta come la Marsh House. Tuttavia, scopre presto che la residenza non è così vuota come sembra, imbattendosi in una misteriosa ragazza di nome Marnie. Il comportamento frizzante di Marnie inizia lentamente a tirare Anna fuori dal suo guscio mentre torna sera dopo notte per incontrare la sua nuova amica. Ma sembra che ci sia di più in questa strana ragazza di quanto sembri: mentre il suo tempo in città si avvicina alla fine, Anna inizia a scoprire la verità dietro le mura della Marsh House. Omoide no Marnie racconta la toccante storia del viaggio di una giovane ragazza alla scoperta di sé e dell'amicizia, e dell'Estate che ricorderà per il resto della sua vita.