タイトルについて新海は、「『雲のむこう』という言葉には、登場人物たちの前向きな意志を込めています。今ではない、ここではない、彼らが目指すその先に『約束の場所』があるというような。僕自身が『約束の場所』と言えるような、明確な目標や理想を見つけたいというのがさしあたっての思いでした。」と述べている。また、北海道と本州が別々の国になっているという設定について新海は、「村上龍さんの小説『五分後の世界』をイメージしていたように思います。『五分後の世界』は、日本各地が分割統治された別世界の話なんです。僕は『いかにして引き裂くか』に興味があるので（笑）、その設定は使えると思いました。」と述べている。
あらすじ.
佐由理を塔と繋がりのある人物だと考えた富澤は佐由理を東京の病院から青森の軍の病院に移送し、監視下に置く。そして浩紀が夢の中で佐由理と邂逅した瞬間、佐由理の意識レベルが一時的に上昇し、平行宇宙の侵食が拡大するのを目撃する。塔のとらえた平行宇宙の情報は、この宇宙を侵食するかわりに佐由理の夢に流れ込んでいる。もし佐由理が目覚めれば、この宇宙はまたたく間に平行宇宙に飲み込まれるだろう。数日後、富澤は拓也を眠る佐由理に引き合わせる。絶句する拓也に、富澤は「佐由理は数日中にアメリカ本土に移送される」と語る。貴重なサンプルを戦火から守るためだ。塔をめぐるアメリカとユニオンの軍事的緊張は極限に達しており、近々、本格的な軍事衝突に発展すると予想されていた。
戦闘の混乱にまぎれ、浩紀のヴェラシーラは塔に接近する。夢の世界では、佐由理が目覚めの予兆に震えていた。佐由理は、夢が消えたら、夢の中で気づいた浩紀への想いも消えてしまうと悟り、この気持ちだけは失くしたくないと懸命に祈るが、目が覚めると夢でのことは全て忘れてしまっていた。そして富澤の予想通り、平行宇宙の侵食は急激に拡大し、世界は暗闇に飲まれていく。浩紀はウィルタに託されたPL外殻爆弾を投下し、塔を壊して宇宙の消失を食い止める。だが約束の場所も永遠に失われる。
十数年が経ち、大人になった浩紀は故郷の津軽半島に足をはこぶ。思い出の廃駅は昔と変わらずそこにあったが、北の空に塔はなく、そして浩紀の隣には誰もいなかった。
モデルとなった場所.