در داستان این کتاب پسر پانزده‌ساله‌ای به‌طور اتفاقی دست‌نوشته‌ای از پدرش را پیدا می‌کند، درحالی‌که پدرش یازده سال پیش به‌دلیل ابتلا به بیماری غیرقابل‌درمانی از دنیا رفته و در آستانه‌ی مرگ، نامه مفصلی برای پسرش، از خود به‌جا گذاشته است. به گفته‌ی مادرِ پسر، بیشترین غم و اندوه پدر در آستانه‌ی مرگ این بوده که پیش‌ازآنکه بتواند پسرش را بشناسد، باید با دنیا وداع گوید. دختر پرتقالی گفت‌وگوی فلسفی و شاعرانه بین پدر و پسری است که در دو زمان مختلف زیسته‌اند. پدر، ماجرای آشنایی‌اش با دختری را به شیوه‌ای جذاب برای فرزندش بازگو می‌کند و پسر با خواندن یادداشت‌های او، به نگرش جدیدی نسبت به زندگی می‌رسد.