오늘 밤, 네가 있어서 나도 꿈꿀 수 있어
언제든 너의 곁엔 내가 있을게
태양이 뜬 동안 햇빛을 볼 수 없는 희귀 질환(희귀 증후군)을 안고 살아가는 소녀, 미솔(정지소). 오랜 시간 동안 세상과 자신을 단절하며, 사랑도 꿈도 내려놓은 채 살아간다. 그녀의 하루는 늘 해가 지기를 기다리는 고요한 외로움의 연속이다.
그러던 어느 날, 그녀의 창밖에 과일 트럭이 도착한다. 트럭을 몰고 온 청년 민준(차학연)의 따뜻한 미소는, 미솔의 닫힌 마음을 살며시 열기 시작한다. 낮에는 절대 볼 수 없는 그, 밤에만 등장하는 그녀. 두 사람은 마치 신데렐라와 왕자처럼 어긋나는 시간 속에서 묘한 인연을 이어간다.
밤이면 노래하는 소녀, 그리고 그 노래에 이끌리는 청년. 그들은 점점 가까워지고, 서로의 존재로 인해 다시 꿈을 꾸게 된다. 미솔은 싱어송라이터로, 민준은 배우로서의 새로운 길을 향해 나아가기 시작한다. 서로가 서로의 빛이 되어주는 순간들. 그 감동적인 여정이 '태양의 노래'에 담겨 있다.