両親のいない高倉家には3人のきょうだいが暮していた。双子の兄の冠葉と弟の晶馬、そして妹の陽毬。陽毬は不治の病に冒されており、担当医の鷲塚医師から余命が長くないと宣告される。数日後、自宅へ帰ってきた陽毬は、兄と一緒に水族館へ行く。数少ない家族の思い出が残るその場所で、陽毬は不思議なペンギンと目が合う……。

陽毬を生かしたければ、生存戦略のため「ピングドラム」を探せ、と冠葉と晶馬に迫るペンギン帽子。妹の命を盾に取られた2人は、「ピングドラム」が何かもわかならないまま、指示された電車に乗車する。そして、「ピングドラム」を所持している可能性がある荻野目苹果という少女の後をつけ、彼女の身辺を探るのだった。

「ピングドラム」が苹果の私物なら、彼女の部屋にある可能性が一番高いに違いない。そう推理した冠葉と晶馬は学校を休み、荻野目家に侵入するのだが、なかなか「ピングドラム」が見つからない。そこへ苹果本人が帰宅してくる。

晶馬がいつもより遅く起床すると、なぜか苹果が台所にいた。彼女は陽毬に、おいしい卵焼きの作り方を習いに来たのだという。できあがった弁当を持って、多蕗とのデートという名のストーカー行為に励むのだと意気込む苹果に、昌馬は「ピングドラム」の謎を解くため同行する。

今日は陽毬の定期健診。陽毬につきそって東鴎病院に来た晶馬は、鷲塚医師から検査結果に問題はないと聞き、ほっと胸をなでおろす。一方、自宅に残った冠葉は、叔父の池部と向かい合っていた。この高倉の家を売ろうと思っていること、三人はそれぞれ親戚に預けようとしていることを告げられた冠葉は、ある決意を口にする。

事故にあった元彼女・久宝阿佐美の見舞いに訪れる冠葉。しかし彼女の記憶から、冠葉の存在は消え去っていた。同じ頃、自分の「日記」を貸す代わりに協力するよう苹果に言われた晶馬は、苹果の引っ越し作業を手伝わされていた。

多蕗のアパートの床下で生活をはじめた苹果の元に、晶馬は呆れながらも差し入れを続けていた。そんな中、苹果の携帯電話に多蕗から「一緒に劇を見に行こう」というメールが届く。喜んで出かける苹果だったが、それは恋のライバルにして、東池袋サンシャニー歌劇団の娘役スター・時籠ゆりが主演を務める舞台だった。

時籠ゆりと婚約した多蕗は、新居となるマンションへ引っ越してしまった。がらんどうになった多蕗の部屋で肩を落とす苹果。しかし、晶馬が多蕗から受け取っていた転居通知を見つけ、試合続行を宣言する。すっかり振り回され気味の晶馬に、冠葉は次も失敗したら自分が力づくで苹果の「日記」を奪うと告げる。

晶馬が事故に遭った頃、陽毬は自宅で、兄弟妹三人で水族館に出かけた日のことを夢に見ていた。夢の中で、ほかの人間には姿が見えない不思議なペンギンを追っていく陽毬。兄たちと離れ、エレベーターへと乗り込んだ陽毬は、木立に囲まれた白い図書館に辿り着く。

目を覚ますと、晶馬は東鴎病院のベッドの上にいた。一晩中付き添っていた冠葉と陽毬から、軽い打撲で済んだものの、念のため検査入院することを告げられる。一方、陽毬たちと共にずっと付き添っていた苹果は、晶馬が事故に遭ったは自分の生だから、晶馬に会う資格がないと廊下で佇んでいた。

苹果から残る日記の半分を奪った夏芽真砂子から日記を取り戻すため、冠葉は真砂子の家へと赴く。だが真砂子は自分たちにも日記は必要だといい、日記を渡そうとはしなかった。一方、苹果は、日記が姉の桃果のものであることを晶馬に明かす。そして姉が死んだ日に生まれた自分は姉の生まれ変わりなのだと主張する。だが晶馬は「君は君だ」と返すのだった。

16年前の3月20日。この日起こった地下鉄爆破事件で多くの人が死んだ。死亡者の中には、10歳になった苹果の姉、桃果も含まれていた。この事件を起こしたのは、晶馬たちの両親である剣山と千江美。2人は犯罪組織の幹部だったのだ。その事実を苹果に明かした晶馬は、君の姉さんが死んだのは僕たちのせいなんだと告げる。