高校に入ったら何かを始めたいと思いながらも、なかなか一歩を踏み出すことのできないまま、高校2年生になってしまった少女・玉木マリ(たまき・まり)ことキマリは、とあることをきっかけに南極を目指す少女・小淵沢報瀬(こぶちざわ・しらせ)と出会う。高校生が南極になんて行けるわけがないと言われても、絶対にあきらめようとしない報瀬の姿に心を動かされたキマリは、報瀬と共に南極を目指すことを誓う。

南極観測船は日本を発ち、オーストラリアのフリーマントルを経由して南極へと向かう。観測隊員たちが南極観測船に乗り込むのはフリーマントルからのため、日本からフリーマントルに行くための飛行機代が必要になると報瀬から言われたキマリは、コンビニでアルバイトを始める。一緒に南極に行きたいというアルバイト先の先輩・三宅日向も仲間に加わり、キマリたちは報瀬が計画したとある作戦を実行する。

報瀬の部屋に集まったキマリたちは、スマホを片手に高校生が南極に行く方法を探す。そんなものが簡単に見つかるはずもないと思っていた矢先、南極観測隊に取材班と共に現役女子高生であり、女優でもある白石結月が同行するという記事を見つけるキマリたち。結月が所属する事務所に私も同行できるように掛け合ってと騒ぐ報瀬に巻き込まれ、電話を押し付け合うキマリたちの前に結月が現れる。

ついに南極行きの切符を手に入れたキマリたちは、同行者として南極に行くために身につけなければならない技術や知識を学ぶため、3日間に渡る夏期訓練に臨む。座学から野外でのフィールドワークまで、様々な訓練を行う施設がある山の麓までやってきたキマリたちは、そこで今回の南極観測隊の隊長である藤堂吟から挨拶を受けるが、報瀬だけは隊長の言葉に険しい表情を浮かべる。

訓練を終えてから数ヶ月が過ぎ、南極へと旅立つ日が近づいてきたある日。リンの手伝いもあって、どうにか南極へと持っていく持ち物の荷造りを終えたキマリは、めぐみから借りたまま、てっきりなくしてしまったと思っていたゲームを見つける。めぐみにゲームを返すついでに、久しぶりだからとゲームで遊び始めたキマリは幼い頃の思い出を話し始めるが、めぐみは覚えていない様子で……。

七神屋ペンギン饅頭号として生まれ変わった南極観測船に乗り込むのはオーストラリアのパース近郊にあるフリーマントルから。日本からフリーマントルに向かうために旅立ったキマリたちは、乗り換えのためにシンガポールに降り立つ。出発までの時間を使ってシンガポール観光を楽しむキマリたちだったが、日向の様子がおかしいことに気がついた結月は、何か隠し事をしているのではないかと問い詰める。

フリーマントルに到着したキマリたちは、停泊しているペンギン饅頭号に乗り込む。船室へと案内されたキマリたちは、吟からその船室がかつて報瀬の母親である貴子が使っていたものであることを聞き、貴子が何か部屋に残しているのではないかと隅々まで調べてみるが、何も見つからない。そして時間は食料の買い出しなど出港準備の手伝いで忙しなく過ぎていき、出港前の出陣式を迎える。

ついにフリーマントルから南極へ向けて出港したペンギン饅頭号。陸地から離れ、大海原へと進んでいく光景に、キマリは改めて世界の広さを感じる。隊員たちへの取材、大量のじゃがいもの皮剥き、そして体力をつけるためのトレーニングなど、船内でやらなければならないことの盛り沢山さに疲れ果てるキマリたち。明日からやっていけるのかという不安の中、さらなる災難が襲いかかる。

観測隊員の敏夫から恋の相談を受けたキマリたちは、敏夫が恋い焦がれる相手が隊長の吟だと知って呆れてしまう。吟との距離を少しでも縮めるため、報瀬に何か情報はないかと尋ねる敏夫だったが、母である貴子の知り合いというだけで、何も話せることはないと答える報瀬。こうなったら吟に直接聞くしかないと、キマリたちは報瀬に吟のところへ行くように言うのだが……。

見渡す限り延々と続く真っ白な世界。ついに南極へとやってきたキマリたちは、目の前の広がる景色に思わず息を呑む。前回から3年ぶりとなる昭和基地ではやらなければならないことが山積みで、基地へと案内されたキマリたちも次から次へと言い渡される仕事に大忙し。そんな中、結月が意を決したかのような面持ちでキマリたちを見ながら、とある出来事を話し始める。

大晦日に予定されている南極と日本を繋ぐ中継のテストをしているキマリたち。モニターの向こうにはキマリの母と妹のリンの姿が映っている。そしてさらに中継の話を聞きつけた日向の友達が、ぜひ会いたいとやってきていて、日向に久しぶりと話しかける。テストも終わり、基地内にある郵便局の分室で仕事をするキマリたちだったが、日向だけは心ここにあらずといった様子で……。

母が南極から帰らなかったあのときからずっと醒めない夢の中にいる。その夢は南極に来ることで、母が愛したその場所に行くことで醒めると思っていた。でも南極にやってきた今も夢は醒めることなく続いている。もし母がいる場所に行ってもこの夢が醒めなかったら、そう考えると怖くてたまらない。母の元へと向かう最後の旅が始まる。日本から1万4千キロ。宇宙より遠いその場所へ。