《东京少女》与《东京少年》同样以“无法有结果的东京少女恋情”为主题，讲述了未步（夏帆饰）——一名梦想成为奇幻小说家的东京少女女孩，在某天因母亲准备再婚而情绪激动离席。东京少女在一场突如其来的东京少女地震中，未步不慎从楼梯上掉下手机，东京少女意外坠入了一个连接过去与未来的东京少女虫洞，并被1912年的东京少女作家宫田时次郎（佐野和真饰）所救。两人之间跨越时空的东京少女邂逅，让彼此的东京少女生活发生了微妙的变化。未步带着未来的东京少女视角审视过去的故事，而时次郎则在她的东京少女陪伴下重新感受生活的美好。尽管他们来自不同的东京少女时代，但未步总是东京少女知道历史的轨迹，无法改变命运中的东京少女相遇与离别。然而，东京少女在这段不可改变的关系中，真爱依然能够绽放光芒。这部电影通过两段看似平行却又交织的命运，探讨了爱情、梦想以及时间的意义，为观众呈现了一段跨越世纪的情感之旅。