Durante la noche, un cometa atraviesa la atmósfera de la Tierra. Un joven astrólogo observa el fenómeno a través de un gran telescopio, luego puede ver que éste se desprende en varios trozos y uno de ellos cae muy cerca del observatorio, de inmediato se dirige al lugar. En realidad se trata de un cristal brillante que fue enviado por la Reina Kaguya de la nieves con la intención de congelar nuestro planeta e integrarlo a su colección; entonces el joven toma el cristal y se lo lleva consigo.
   Así da inicio Sailor Moon S: La Película, mientras Serena, Rini, Lita, Amy, Mina y Rei visitan un centro comercial y se divierten. Luego de salir del centro comercial, las chicas observan en una telepantalla un reportaje sobre un proyecto espacial a cargo de la joven Himeko Noyataki, Serena mientras tanto se dispone a comer. Luna les dice que se siente un poco cansada y Artemis se ofrece a acompañarla hasta la casa para que descanse, pero Luna lo rechaza y dice estar bien sola, así que se marcha. Camino a casa, el estado de Luna empeora, se comienza a sentir un poco mareada y se desvanece en el momento en el que atraviesa una calle, un automóvil se acerca a toda velocidad y Luna no puede levantarse, afortunadamente un muchacho salta y la rescata, se trata del mismo joven astrólogo que descubrió el cristal, su nombre es Kakeru. Luna se siente totalmente desconcertada cuando al día siguiente despierta en casa de Kakeru y observa que éste esta dormido en el sillón ya que se dedico a cuidarla durante toda la noche, entonces él le pone compresas en la frente para aliviar la fiebre y Luna no puede creer que alguien la haya cuidado de esa forma.
    En casa de Serena, ésta les dice a sus amigas que Luna no llegó a dormir, por lo que de inmediato todas comienzan a culpar a Serena de su huída, Rei y Serena discuten hasta que Amy sugiere separarse para buscarla. Luna mientras tanto se encuentra todavía en casa de Kakeru, quien la cuida y le da de comer unos caramelos en forma de estrella y leche, en eso llega Himeko quien es novia de Kakeru y le habla del proyecto de la "frontera lunar" del cual ella formará parte. Kakeru entusiasmado le cuenta sobre el cometa que vio y al cual le puso por nombre Princesa Kaguya, por supuesto Himeko no le cree una sola palabra y le dice que la NASA no reportó ningún acontecimiento de ese tipo, pero cuando Kakeru sigue hablando de la Princesa Kaguya, Himeko comienza a reprocharle el hecho de que pueda creer en algo fantasioso e irreal, lo cual no va de acuerdo al comportamiento de un científico y no es digno de un astrólogo. Kakeru se comienza a sentir mal a causa del cristal, además es herido por las palabras de Himeko y le pide que se vaya sin importar que viajo tanto para estar con él, ella sale del departamento pero aguarda afuera para controlarse, a la vez que escucha lo que Kakeru le dice a Luna; éste le pregunta su nombre y adivina que es Luna por el símbolo de su frente, ella se alegra de que lo sepa, pero Kakeru le dice entonces que su dueño debe ser una persona muy fina, elegante y con muy buen gusto, por lo que Luna de inmediato piensa en lo equivocado que está. Kakeru le cuenta sobre su creencia en la mística diosa de la Luna y su leyenda y que siente el que Himeko no pueda creer en lo mismo, en eso escucha ruido en el corredor y cuando mira, se percata que Himeko acaba de salir por lo que escuchó todo lo que dijo. Luna piensa en Kakeru y dice tener éste sentimiento por primera vez.
    En ese momento en un lugar muy alejado, la Reina Kaguya de la Nieves aparece una legión de bailarinas de nieve con tan solo dar un gélido soplido, entonces les ordena llegar a la Tierra y congelar todo a su paso disponiéndolo así para su llegada. Serena y Rini buscan incansablemente a Luna por las calles de la ciudad cuando comienza a caer nieve, toda la gente se sorprende y más cuando aparece una bailarina de nieve quien congela a muchas personas. Mina, Amy, Rei y Lita observan desde otra acera lo sucedido y se transforman de inmediato para atacar a una bailarina de nieve (snow dancer), quien sin dudarlo las ataca. Mientras pelean, cerca de ahí Setsuna, Haruka y Michiru se encuentran tomando café apaciblemente, hasta que ven por la ventana de la cafetería como la gente es congelada afuera e incluso una de estas personas cae sobre ellas quebrando la ventana; en ese preciso momento las tres chicas salen y se transforman en Sailor Pluto, Uranus y Neptune respectivamente.
    Varias snow dancers saltan en su contra, mientras las outer scouts esquivan sus ataques y pelean cuerpo a cuerpo con ellas, hasta que logran destruirlas con sus poderes. No lejos de allí, las cuatro inner senshi continúan con la batalla hasta que Sailor Venus logra destruirle los brazos a una bailarina de nieve, ésta cae al suelo y cuando se acercan a verla, se vuelve a levantar atacándolas, pero Sailor Mars la derrite con su poder.  A solo algunas cuadras de distancia, Serena y Rini siguen siendo perseguidas por una bailarina, entonces ambas la distraen apuntándole hacia otra dirección y aprovechan para ocultarse en un edificio en el cual se transforman. Sailor Moon y Chibimoon aparecen ahora frente a la maligna ordenándole que se detenga, pero su plan no da resultado ya que la bailarina comienza a girar a su alrededor apareciendo varias como ella y haciendo que las sailors se mareen. Sailor Moon intenta adivinar con el cetro cual es la verdadera, pero se equivoca, así que la verdadera bailarina de nieve le arrebata el cetro, hasta que es detenida por una rosa roja. Sailor Moon y Chibimoon voltean al cielo cuando escuchan un tintineo navideño, pero solo aparece un trineo con renos soportado por un dirigible y sobre el cual viaja Santa Claus quien les desea Feliz navidad al momento que se desprende el traje y deja ver que se trata de Tuxedo Mask. La snow dancer no le presta mucha atención por lo que Tuxedo le lanza un trompo en la cara para darle tiempo a Sailor Moon de usar el Espiral lunar del corazón, con el cual la destruye y todo se descongela.
    Cuando Kaguya se entera del fracaso en la Tierra envía a más bailarinas de nieve a buscar el cristal maligno, el cual servirá para ayudarle a dominar nuestro planeta, ya que hace bastante tiempo lo había intentado sin éxito, al ser impedido una gran luz. Las chicas charlan sobre el nuevo enemigo y en eso observan a Luna caminando por la banqueta, todas corren con ella y Serena comienza a llorar, notan que trae puesto un listón amarillo atado al cuello y le preguntan quien se lo dio, Luna comienza a recordar como Kakeru se lo puso con mucho cariño, pero prefiere no decirles nada, solo se limita a hablar de un extraño cometa que llegó a la Tierra y que puede estar implicado con el nuevo enemigo. Al día siguiente en el templo, las chicas charlan sobre el extraño comportamiento de Luna intercambiando opiniones acerca de su nueva obsesión por los libros de medicina, pero en realidad Luna estudia éstos, porque desea conocer la enfermedad de Kakeru y como tratarla. Sin buenos resultados, Luna llega hasta la casa de su querido Kakeru y desde el cristal de la puerta corrediza observa que Himeko lo cuida, entonces intenta abrir la puerta y entrar, pero Himeko le dice que no puede pasar ya que causaría molestias, con estas palabras Luna se retira tristemente. Mientras camina por el parque, piensa en que si fuera humana podría cuidar a Kakeru, en eso observa que Serena y Darien se dan un beso. Por la noche, cuando Serena se dispone a dormir Luna le pregunta a que sabe un beso, Serena le responde que como un dulce derritiéndose en la boca, así que mientras todos duermen Luna intenta probar los dulces que Serena tiene sobre su tocador provocando que le caigan encima.
    En casa de Kakeru, éste despierta aún débil y encuentra a Luna a su lado, él le cuenta que se ha resignado a ser un astronauta pero desea que Himeko convierta en realidad sus sueños, entonces abraza a Luna y se queda dormido. Luna lo observa con ternura y entonces se acerca y le da un pequeño beso en los labios, luego sale corriendo muy feliz. A la mañana siguiente Rei asegura que vio a Luna corriendo muy alegre, por lo que ella y las chicas especulan que esta muy enamorada, entonces Artemis prefiere salir de la habitación. Mina les reprocha el que hablen frente a él sobre ese tema ya que se siente triste, Serena no comprende de que hablan y cuando le explican que Artemis ama a Luna no lo puede creer. La nieve comienza a caer, cuando Luna sale de la casa y entonces se encuentra a Artemis, ella le dice que esta bien y que no la siga, pero Serena quien la observaba, si la sigue hasta casa de Kakeru, allí  Luna ve a Himeko desde afuera por lo que no entra, pero logra escuchar que la joven le dice a Kakeru que luego del viaje regresará a cuidarlo, Kakeru le dice que como piensan tan diferente no pueden continuar juntos. Afligida, Himeko sale de la casa y Luna ve a Kakeru llorar sobre su fotografía, por lo que comprende que a quien ama es a ella. Luna pretende irse pero se encuentra con Serena, quien se dio cuenta de todo lo ocurrido y le pregunta si ama a ese hombre, Luna le dice con lágrimas en los ojos sobre cuanto desea ser humana y estar a su lado, pero sabe que eso es imposible porque ese hombre ama a otra mujer; Serena la abraza fuertemente y mientras esto ocurre una bailarina de nieve aparece afuera de casa de Kakeru, ve el cristal y se va deprisa. La habitación de Kakeru se congela y aparece la Reina Kaguya de las Nieves quien le expresa sus planes de congelar la Tierra, a la vez que se lleva el cristal maligno. Serena y Luna observan desde afuera sin poder entrar,  aunque se dan cuenta que la salud de Kakeru sigue empeorando y así será hasta destruir el cristal.
    Serena busca a Himeko y le dice que cancele el proyecto espacial porque se acerca la Reina de las Nieves, ella no le cree nada y se marcha. Con el cristal en su poder, Kaguya logra congelar la Tierra respaldada por sus bailarinas, en eso aparecen Sailor Uranus, Neptune y Pluto frente a ella, Kaguya envía bailarinas en su contra y las sailor las destruyen, pero aparecen cientos más. Llegan entonces Sailor Mars, Mercury, Jupiter y Venus a ayudarlas, Kaguya les ordena a sus súbditas que jueguen con las sailors sin acabarlas y aunque las scouts logran eliminar a varias la cantidad de bailarinas se duplica por lo que luego de una cruda batalla las heroínas son vencidas. Kaguya se dispone a congelarlas cuando llega Sailor Moon, quien le dice que no esta dispuesta a aceptar ser parte de su colección; Kaguya le dice que la humanidad congelada olvidará sus tristezas, pero Sailor Moon le afirma que prefiere vivir con problemas y sufrimientos ya que estos son parte de la vida, las sailor scouts aún en el suelo la observan conmovidas.

Luna llega a casa de Kakeru y se da cuenta que éste abandonó la cama y salió a pesar del mal clima, de inmediato corre a buscarlo sin darse cuenta que Artemis la observa. Más adelante Luna lo encuentra tendido sobre la calle, cubierto de nieve y se queda a su lado.
    En la batalla, Kaguya lanza su poder contra Sailor Moon quien logra esquivarlo, entonces usa la copa lunar y se vuelve Super Sailor Moon, ahora pretende usar el Arcoiris lunar pero esto no daña a Kaguya, Sailor Moon sumamente golpeada piensa en Luna y su sufrimiento, así logra levantarse del piso luego del ataque de su enemiga.  Decide usar el cristal de plata a pesar de que las sailor le dicen que puede morir, por lo que todas prefieren ayudarla brindando algo de su poder. Las bailarinas de nieve se lanzan sobre las sailor scouts para evitar que se levanten pero Tuxedo Mask llega a cubrirlas, las sailor scouts rodean a Sailor Moon  y juntas envían el poder del cristal contra Kaguya quien reconoce que es la luz que la había vencido, al no lograr detenerlo con su poder es desintegrada al igual que su imperio de hielo. Mientras el poder del cristal de plata esta aún activo, Sailor Moon le pide que cumpla el deseo de Luna de convertirse en ser humano. Entonces Luna se comienza a transformar junto al cuerpo inconsciente de Kakeru, él logra despertar y Luna le dice que es la Princesa Kaguya de la luna, entonces juntos comienzan a recorrer el espacio y mientras flotan en la atmósfera Kakeru sorpresivamente reconoce su listón amarillo y sabe que se trata de Luna, ella se da cuenta y con llanto en el rostro se limita a decirle  que debe volver  y hacer feliz a Himeko, ya que es la mujer que ama. Luego siguen viajando en un destello de luz que pasa junto a la nave espacial en que viaja Himeko, ella ahora sabe de la existencia de la Princesa Kaguya. El viaje finaliza y Kakeru despierta en el mismo sitio, con la seguridad de que no se trató de un sueño.
    En el aeropuerto la prensa recibe a Himeko, quien regresa de su viaje espacial. Ella les comunica que vio a la Diosa de la luna y todos ríen, a lo lejos distingue una figura familiar, es Kakeru quien con flores está ahí para recibirla, Himeko de inmediato corre a sus brazos. Luna los observa desde el nivel superior y les deja caer un paquete de caramelos atado con su cinta amarilla, Kakeru sabe de quien se trata.
    Serena le pregunta a Luna si se encuentra bien, ella dice que lo estará; entonces aparece frente a ella Artemis quien le da la bienvenida, Luna se da cuenta de su interés y corre hacia él, Artemis le dice que siempre estará a su lado, por lo que Luna no puede contener el llanto. Así Luna y Artemis permanecen juntos mientras Serena y Darien los observan a lo lejos.