岡山県倉敷市児島、瀬戸大橋のたもとののどかな町・下津井で、無愛想な父モモタローと二人暮らしをしている女子高生の森川ココネ。彼女はいつも昼寝をするたび、不思議なことに同じ夢ばかりを見ていた。

ココネは、夢の中では機械産業が盛んなハートランド王国の姫エンシェンになっていた。彼女はタブレットを使い魔法を操ることが出来たため、父親である国王によってガラスの塔に幽閉されていた。ハートランドにはエンシェンを狙う巨大な鬼がたびたび現れて街を破壊するため、国王は巨大な人型ロボット・エンジンヘッドを開発して街を守っていた。エンシェンは魔法で命を吹き込んだ人形ジョイと共に城を抜け出して鬼を倒そうとするが、その場面で夢が終わり、ココネは目を覚ます。

2020年、東京オリンピックの3日前。学校に登校したココネはホームルームの最中に再び昼寝をしてしまい、夢の続きを見る。エンシェンは、鬼に立ち向かった男ピーチと行動を共にし、タブレットでサイドカー「ハーツ」に命を吹き込んだ。しかしそこに国王の家来ベワンが兵隊を連れて現れ、タブレットを渡すように迫る。ピーチはエンシェンを逃がすためにベワンに立ち向かい、エンシェンはハーツに乗ってピーチの隠れ家から脱出する。

終業式を終え夏休みに入ったココネは、担任から「モモタローが警察に逮捕され、東京に連行された」と聞かされる。ココネは、モモタローが墓参りに行ったはずの母イクミの墓に向かうと、そこにはひび割れたタブレットが入った人形・ジョイが置かれていた。その日の夜、ココネの自宅に怪しい三人組の男が現れ、ココネが部屋に落としたモモタローのタブレットを奪い取る。三人組のリーダーは夢に出て来たベワンそっくりで、父からのメールに「悪い奴」と書かれていた男だったため、ココネは自宅を訪れた幼馴染みの大学生モリオと共にハーツに乗り込み、男を追って高松空港に向かう。男からタブレットを奪い返した2人は森に逃げ込み、一緒に盗み出した男のスーツケースから、男の正体が日本有数の自動車会社・志島自動車の専務・渡辺一郎だと知る。渡辺はタブレットを取り戻すため、警察を動かしココネの行方を追う。一方、渡辺からの情報を得た警察は、モモタローが隠し持っていたスマートフォンを取り上げてしまう。

再び夢を見たココネは夢の中でモリオと再会。さらに、この夢が子供の頃に父から聞かされた物語だと気づく。2人はハーツに乗って空を飛び、ベワンに捕まったピーチを助けに向かうが、途中で燃料切れとなり墜落してしまう。夢から覚めると二人はなぜか大阪にいた。彼らが寝ている間、ハーツの自動操縦機能によって移動していたのだ。二人とも同じ夢を見ていたことが分かり、モリオはココネが見ている夢が現実の事件を解決する鍵だと考える。ガソリンスタンドで休む二人の元にモリオの父から電話がかかり、ココネの母が志島自動車の会長・志島一心の娘だと聞かされる。さらに、その場にいた渡辺から「モモタローが盗んだ会社の重要データが入っているタブレットを返せ」と迫られる。ココネは、父が悪事を働くはずはないと、「直接一心に会って誤解を解く」と伝える。

ココネとモリオは追手の目をそらすためにハーツを自動操縦で岡山に向かわせた。その後新幹線で東京に向かおうとするが、二人ともお金を持っていないことに気付き途方に暮れる。しかしココネがタブレットで父に助けを求めると、突然駅員が乗車券を渡してくれ、さらに新幹線の中でも駅弁が差し入れられるなどの特別扱いを受ける。「現実でも魔法が使えるようになった」と喜ぶココネはそのまま眠ってしまい、夢を見る。

ハートランド国王はエンジンヘッドを出撃させて鬼を迎え撃つが、人力のエンジンヘッドでは鬼には太刀打ち出来なかった。エンシェンはエンジンヘッド内部に入り、魔法の力でエンジンヘッドを動かして戦おうとするが、国王の家来たちはそれに反対し、動力を停止させてしまう。エンシェンは最上部に向かい動力を再起動させるが、直後に鬼が攻撃を始め、最上部から転落する。間一髪でピーチに助けられた瞬間、エンシェンはイクミに姿を変え、地上に落ちていく。夢から覚めたココネは、この夢が作り話ではなく、母イクミの思い出話なのだということに気付く。

東京に到着した二人の前に志島自動車の社員が現れ、モリオは囮になってココネを逃がす。しかし社員たちは「渡辺から守るために来た」と語り、タブレットの秘密を語る。タブレットの中には、イクミが開発した自動操縦プログラムのオリジナル・データが入っており、渡辺がデータを手に入れて、一心を失脚させようと企んでいるのだという。切符や駅弁も彼らが手配したものだった。モリオは社員たちと共に警察署に向かい、釈放されたモモタローを連れて志島自動車本社に向かう。一方、一人で志島自動車本社に来たココネは門前払いを受けて途方に暮れていたが、そこに事情を知らない一心が現れる。自分を孫だと知らない一心に母の話を聞いたココネは、一心と別れた後、渡辺に捕まりタブレットを奪われてしまう。

夢の中に入ったココネ。ベワンは、国王が鬼退治に失敗した後に、魔法を使って自分が開発したエンジンヘッドで鬼を倒して国王の座を奪うつもりだと語り、用済みになったタブレットを棄ててしまう。それを拾おうとしたココネは城の上部から落下する。騒ぎに気付いた国王が現れ、自分がイクミにプレゼントしたジョイをココネが持っていることに気付き、全ての事情を理解してベワンを捕まえる。しかしそこに鬼が現れて攻撃を始め、城が破壊されそうになる。駆け付けたピーチがエンジンヘッドに乗り込み、魔法の力で強化されたエンジンヘッドで鬼を倒すが、ベワンが呪いの魔法を使ったため鬼が暴走を始める。エンジンヘッドは鬼と共に宇宙に飛び出し、ココネは戻ってきたハーツに乗り込みピーチを助けるため宇宙に向かう。

目が覚めると、ココネは本社ビルの30階から転落しかけていた。モモタローはココネの手を握り、1階ではモリオや社員たちが突然現れたハーツと共にココネを助けようとしていた。ココネとモモタローは力尽きて転落するが、ハーツに助けられて無事に1階に着地する。二人は騒ぎを聞いて集まったマスコミに囲まれる中、一心と再会する。騒動が終わった後、東京オリンピックの閉会式をモモタロー、一心と共に自宅で見ていたココネは、イクミのような開発者になるために、高校を卒業したら東京の大学に進学することを二人に伝える。

• 原作・脚本・監督 -神山健治
• キャラクターデザイン原案 - 森川聡子
• 演出 - 堀元宣、河野利幸、黄瀬和哉
• 絵コンテ - 神山健治、堀元宣、クリストフ・フェレラ、橘正紀
• ハーツデザイン原案 - コヤマシゲト
• キャラクターデザイン - 佐々木敦子
• メカニックデザイン - 清水洋、伊津野妙子
• クリーチャーデザイン - クリストフ・フェレラ
• サブキャラクターデザイン - 辻智子
• プロップデザイン - 辻智子、木村雅広
• 総作画監督 - 佐々木敦子、黄瀬和哉
• 作画監督 - エロール・セドリック、末澤慧、山内英子、雪村愛、鹿間貴裕、中村悟、山本祐希江、小磯由佳、近藤圭一、辻智子、西村郁、塚本知代美、君島繁、堀元宣、新井浩一
• エフェクト作画監督 - 竹内敦志
• 原画 - 新井陽次郎、安藤雅司、泉本二機、磯光雄、井上俊之、セドリック・エロール、小澤円、金田尚美、木村雅広、幸田直子、河野利幸、近藤圭一、齊田博之、佐古宗一郎、鹿間貴裕、末澤慧、塚本知代美、辻智子、寺井佳史、中西麻実子、中村悟、西尾鉄也、西田亜沙子、西村郁、Bahi JD、濱川修二郎、クリストフ・フェレラ、古川尚哉、前田義宏、増田敏彦、丸山修二、三好和也、森川聡子、山内英子、雪村愛、横田匡史、吉田南
• 色彩設計 - 片山由美子
• 色彩設計補佐 - 菅原美佳
• 美術監督 - 鮫島潔、日野香諸里
• 美術補佐 - 本田敏恵、大森崇、芳野満雄
• 美術設定 - 木村雅広、高橋武之
• 3D監督 - 塚本倫基
• 3Dレイアウト - 佐藤千織
• 編集 - 村上義典
• 撮影監督 - 田中宏侍
• 音楽 - 下村陽子
• 主題歌 - 森川ココネ「デイ・ドリーム・ビリーバー」（ワーナーミュージック・ジャパン）
• 音響監督 - はたしょう二
• 製作 - 中山良夫、石川光久、高橋雅美、桜井徹哉、堀義貴、長澤一史、垰義孝、井上伸一郎、沢桂一、藪下維也、髙橋誠、坂本健
• エグゼクティブプロデューサー：門屋大輔、高橋望、森下勝司
• 企画 - 奥田誠治
• プロデューサー - 岩佐直樹、櫻井圭記
• アソシエイトプロデューサー - 櫛山慶、佐藤圭介
• ラインプロデューサー - 山下賢治、小川拓也
• 配給 - ワーナー・ブラザース映画
• 制作協力 - Production I.G、XEBEC、マッドハウス、GAINAX、中村プロダクション、他
• アニメーション制作 - シグナル・エムディ
• 製作幹事 - 日本テレビ放送網
• 製作 - 「ひるね姫」製作委員会（日本テレビ放送網、Production I.G、ワーナー・ブラザース映画、博報堂DYメディアパートナーズ、ホリプロ、Hulu、バンダイ、KADOKAWA、バップ、読売テレビ放送、KDDI、ローソンHMVエンタテイメント、札幌テレビ放送、宮城テレビ放送、静岡第一テレビ、中京テレビ放送、広島テレビ放送、福岡放送、西日本放送）

• 2016年4月18日に本長編アニメ「ひるね姫 〜知らないワタシの物語〜」が2017年公開で制作されていることを森川ココネとハーツの原画、舞台の岡山・児島の背景美術と共に公表。

• 2017年3月18日-19日の土日週末興行成績、9位に初登場。18日からの3日間で動員12万6,200人、興収1億6,250万円となった。
• 2017年6月、中国での映画配給、ほかに45の国と地域で配給が決定した。
• 2017年9月8日から北米公開された。

• 第41回日本アカデミー賞優秀アニメーション作品賞
• VFX-JAPANアワード2018 劇場公開アニメーション映画部門優秀賞
• 第21回ファンタジア国際映画祭観客賞 アニメーション部門金賞

ほか、第45回アニー賞の長編インディペンデント作品賞にノミネートされた。

• 2017年2月24日から3月19日に開催される、「ニューヨーク国際子ども映画祭」にて上映されることが決定。
• 2017年3月2日(木)から3月6日(月)に開催される、「ゆうばり国際ファンタスティック映画祭2017」のオープニング招待作品に決定。
• 2017年3月10日から3月13日にかけて開催される、東京アニメアワードフェスティバル2017(TAAF2017)のオープニング作品に決定した。
• 2017年3月1日から当分の間、ラッピング電車･バスが運行される。使用される車両は115系電車1編成で、運行範囲は、JR西日本岡山支社の瀬戸大橋線（岡山駅〜児島駅〜琴平駅間）、宇野みなと線（岡山〜宇野駅間）、山陽本線（姫路駅〜岡山〜三原駅間）、赤穂線（岡山〜播州赤穂駅間）、伯備線（岡山〜備中高梁駅〜新見駅間）、バスでは、下電バス下津井循環線とこはい号ほか、児島〜倉敷間を運行する路線バス（天城線・塩生線など）で運行される。

そのほかJR児島駅のホームではデニム素材でできたポスターや劇中のココネの制服をイメージした衣装を展示している。

• 2017年6月12日からフランスで開催された「アヌシー国際アニメーション映画祭」で上映された。
• 2017年6月17日から中国で開催されている「上海国際映画祭」にパノラマ部門で出品された。
• 2017年10月5日から15日までスペインで開催されているシッチェス・カタロニア国際映画祭Anima’t部門（アニメーション部門）に公式招待作品として、上映が行われた。
• 2017年11月18日、「ちちぶ映画祭」で『ひるね姫 』『攻殻機動隊 STAND ALONE COMPLEX The Laughing Man』の上映、神山健治監督のトークショーや制作資料展示も開催される。

神山健治による小説版が『ダ・ヴィンチ』（KADOKAWA）にて2017年2月号から4月号まで連載。

一花ハナ作画による漫画版が『コミックNewtype』（KADOKAWA）にて2017年2月27日から12月9日まで連載された。

• ＜角川文庫＞ 小説 ひるね姫 〜知らないワタシの物語〜、著：神山健治、ISBN 978-4-04-102629-8、発売日：2017年2月25日
• ＜角川つばさ文庫＞ ひるね姫 〜知らないワタシの物語〜、作：神山健治、挿絵：よん、ISBN 978-4-04-631693-6、発売日：2017年3月10日
• ＜ウォーカー＞ 神山健治Walker、ISBN 978-4-04-895966-7、発売日：2017年3月29日)
• ＜ビジュアルガイド＞ ひるね姫 〜知らないワタシの物語〜 公式ガイドブック、ISBN 978-4-04-105565-6、発売日：2017年3月30日)
• ＜コミック＞ ひるね姫 〜知らないワタシの物語〜、漫画：一花ハナ、作：神山健治
• ISBN 978-4-04-105458-1、発売日：2017年4月10日
• ISBN 978-4-04-106298-2、発売日：2017年12月9日

• Blu-ray スペシャル・エディション VPXT-71535、2017年9月13日発売
• 封入特典：特製ブックレット2冊
• 映像特典：
• hulu オリジナル『エンシェンと魔法のタブレット〜もうひとつのひるね姫〜』
• 完成披露舞台挨拶
• ノンクレジット エンディングほか
• Blu-ray スタンダード・エディション VPXT-71536、2017年9月13日発売
• DVD スタンダード・エディション VPBT-14620、2017年9月13日発売

封入特典：特製ブックレット2冊
映像特典： hulu オリジナル『エンシェンと魔法のタブレット〜もうひとつのひるね姫〜』 完成披露舞台挨拶 ノンクレジット エンディングほか

『エンシェンと魔法のタブレット 〜もうひとつのひるね姫〜』は本作のエンシェンを主人公にした短編アニメーション。

映画の前日譚となっている。

映画の公開に先駆け、動画配信サービス「Hulu」にて2017年3月上旬に配信開始。同年4月15日よりレンタルビデオ開始。