Patema adalah seorang gadis muda pemberani dari peradaban bawah tanah yang memiliki jaringan terowongan yang luar biasa. Terinspirasi oleh seorang teman yang hilang secara misterius, ia sering ditegur karena sering mengunjungi terowongan-terowongan ini karena statusnya sebagai bangsawan. Setelah dia memasuki apa yang dikenal sebagai “zona terlarang”, dia secara tidak sengaja jatuh ke dalam jurang raksasa setelah dikejutkan oleh makhluk aneh.
Menemukan dirinya di permukaan, sebuah dunia yang benar-benar terbalik, dia mulai jatuh ke langit hanya untuk diselamatkan oleh Age, seorang siswa yang tidak puas dari negara totaliter yang dikenal sebagai Aiga. Orang-orang Aiga diajarkan untuk percaya bahwa “Inverts,” seperti Patema, adalah orang berdosa yang akan “ditelan langit,” tetapi Age menolak propaganda ini dan memutuskan untuk melindungi teman barunya. Pertemuan kebetulan antara dua remaja yang penasaran mengarah pada penjelajahan dua dunia yang unik saat mereka mulai bekerja sama untuk mengungkap rahasia asal-usul mereka dalam Sakasama no Patema, sebuah film yang menghangatkan hati tentang mengatasi perbedaan untuk hidup berdampingan.
