Ahiru no Sora sigue a Sora Kurumatani, un chico que ha amado el baloncesto desde la infancia pese a su baja estatura. Reacio a dejar que esa desventaja lo defina, se entrega por completo al deporte y mantiene una obstinada determinación de demostrar que el esfuerzo puede superar las expectativas. En cumplimiento del deseo de su madre, Sora ingresa en la preparatoria Kuzuryuu con la esperanza de construir una nueva vida en torno al baloncesto y competir en torneos, solo para descubrir un equipo que ha perdido el rumbo. Los chicos del club están más interesados en pelear y causar problemas que en jugar, y la propia sección se ha alejado de la disciplina y la unidad que necesita para sobrevivir.
Ese panorama empieza a cambiar cuando Sora conoce a los hermanos Hanazono, Chiaki y Momoharu, dos estudiantes que comprenden desde dentro la decepción y la frustración del club. Al retar al equipo a un partido, Sora obliga a todos a enfrentarse a cuánto se han alejado del deporte que una vez amaron y a todo lo que aún tienen que demostrar. Su habilidad, constancia y espíritu incansable van reuniendo poco a poco al grupo, reavivan su entusiasmo y le dan al club de baloncesto de la preparatoria Kuzuryuu una verdadera oportunidad de volver a convertirse en un equipo.