در این فیلم با یک دانشمند ساکن آمریکا بنام "آرتور برنان" (مک‌کانهی) آشنا می‌شویم که به دلیل مشکلی که برای همسرش "جوآن" (واتس) بوجود آمده نمی‌خواهد زندگی‌اش را ادامه دهد، او به همین دلیل با سفر به توکیو و به قصد خودکشی به جنگل "آئوکی گاهارا" معروف به "دریای درختان" می‌رود. آرتور پس از ورود به جنگل با مردی زخمی بنام "تاکومی ناکامورا" (واتانابه) مواجه می‌شود که از خودکشی منصرف شده و می‌خواهد از جنگل بیرون برود، آرتور تصمیم می‌گیرد این مرد را همراهی کند تا راهی برای خروج از "دریای درختان" پیدا کند.