OVA向日葵在夜晚绽放，把故事放在一座被花田环绕的小镇。白天，向日葵追随着太阳；入夜后，一株迟迟没有开放的花却在月光下舒展花瓣，打破了小镇熟悉的节奏。围绕这次罕见的绽放，少女林葵、转学生周野和一座即将关闭的旧温室，逐渐连起一段关于离别、承诺与重新出发的故事。
故事从一株迟开的向日葵开始
林葵住在镇上的花农之家，从小帮着家人照料田里的向日葵。她熟悉播种、除草和收花的时节，也知道哪一片土地容易积水、哪几株花总比其他花开得晚。母亲离世后，她把更多心思放在花田上，像是只要每天忙个不停，就能避开家人准备出售旧温室的消息。
旧温室曾是母亲培育花苗的地方，里面留着一只木制花牌，上面写着“留给下一个夏天”。林葵始终没弄明白这句话的意思，只把它当作母亲随手留下的纪念。直到一场夏日暴雨冲开温室的侧门，她发现角落里有一株没有按时开花的向日葵，茎叶被压弯，花苞却仍紧紧合拢。
周野这时搬到镇上，暂住在亲戚家。他不太爱说话，却常在夜里带着相机经过花田。林葵起初误以为他在拍摄田里的花，几次出言阻止；周野解释自己想记录夜空和灯火，并没有要破坏花田。一次两人同时赶到温室，才发现那株花的花苞在暗处微微张开。这个夜晚，也成为他们共同保守的秘密。
人物在花田中慢慢靠近
林葵习惯用实际行动回应情绪。她会修补篱笆、整理种子，也会在家人谈起出售温室时沉默回避。她并非不懂得告别，只是不愿承认自己仍想留住母亲生活过的地方。照料那株迟开的向日葵，让她第一次试着把心事说给别人听。
周野看似安静疏离，实际上正面对离开熟悉环境后的不适。他随身带着相机，把小镇里不起眼的细节拍下来：雨水挂在铁丝网上的光、清晨刚醒的花田，以及林葵蹲在泥地里扶正花苗的样子。他的镜头不只是记录，也帮助林葵重新看见那些以为早已习惯的风景。
林家的长辈则代表另一种现实考量。温室年久失修，花田收入也逐年减少，出售土地并不是轻率的决定。长辈希望林葵能把生活向前过，而不是被旧日回忆困住。几场谈话让冲突落在具体选择上：温室要不要留下、花田是否继续经营，以及一家人怎样面对各自珍惜的回忆。
夜晚绽放带来的转折
随着夏祭临近，暴雨预报让镇上的花田面临受损风险。林葵想把温室里的花苗搬到安全处，周野则提出利用相机记录夜间花苞变化，给镇上的居民看看这株花仍在生长。两人的计划并不顺利：温室漏水，旧电路无法使用，林葵也因害怕最终仍要失去它而迟迟不肯向家人求助。
争执过后，周野把一叠照片交给林葵。照片记录了花苞从紧闭到松动的过程，也拍下了她每晚来温室查看时留下的灯影。林葵这才明白，自己守着的并不只是母亲留下的东西；她也在用新的方式照顾花田，并且已经有人愿意与她一起承担这份心意。
夏祭当晚，云层遮住月亮，花田里的灯一盏接一盏亮起。林葵和周野守在温室旁，等到雨势暂歇，那株向日葵终于在夜色中慢慢展开花瓣。它并没有改变小镇的现实：温室仍需修缮，花田的去留也还要商量。但这一刻让林葵决定先留下来，和家人一起尝试经营到下一个夏天。
作品的情绪落点
OVA向日葵在夜晚绽放的看点，不在于把奇异现象解释成复杂谜团，而在于借一株不按时开放的花，映照人物迟迟没有说出口的心情。白日花田明亮开阔，适合呈现劳作、家庭争论与小镇日常；夜里的温室则安静而亲密，让林葵和周野能够坦白各自的失落。昼夜之间的反差，也让“绽放”不只是一个画面，而成为接受变化的象征。
故事最后没有把离别写成彻底的结束。母亲留下的温室并未因此恢复如新，周野也不可能永远住在小镇；真正改变的是林葵面对回忆的方式。她不再把守住过去当作唯一答案，而是愿意和家人商量、尝试新的生活。向日葵在夜晚开放的瞬间，照亮的不只是花田，也照亮了她继续向前走的决心。