誰かを殺すまで、ループは終わらない。 足を踏み入れた人間が続々と消えていくという「人食い遊園地」。
そんな都市伝説が囁かれる老舗の遊園地『サニーパーク』に、竜崎カシオは高校の友人たちと訪れた。アトラクションを満喫し何事もなく一日を終えるはずだったカシオは、友人の一人である小練菜々に人気のない場所に連れられ、刃物で刺されてしまう。死に至る直前、彼女はカシオにあることを懇願する。

「お願い……あせびちゃんを、助けてあげて」

カシオが目を覚ますと、サニーパークに入園した朝に、時間が巻き戻っていた。
激しく動揺するカシオは事態を呑み込めないまま、友人たちと“2回目”のサニーパークを巡る。自分を刺した小練菜々を警戒するカシオだったが、最後まで彼女に怪しい素振りはないまま、閉園時間を迎えた。退園するためカシオがゲートを抜けた直後、またしてもサニーパークに入園した朝に時間が巻き戻った。

混乱を極めるカシオの前に、一人の女子高生が現れる。
彼女は小寺あせびと名乗り、カシオがサニーパークから出られず同じ一日をループしているのだと告げる。そして、このループ現象から抜け出す唯一の方法は、誰かを殺すことだと……。

アニメ映画が世界各国の映画祭で高い評価を受けた『夏へのトンネル、さよならの出口』に始まる〈時と四季〉シリーズの最後を飾る「冬」の物語。