Film diangkat dari kisah nyata di Jepang. Di sebuah kelas, murid-murid sedang menyajikan presentasi mengenai tokoh pahlawan mereka. Seorang anak laki-laki bernama Ronnie menceritakan tentang anjing kakeknya yang bernama Hachiko. Bertahun-tahun yang lampau, seekor anak anjing Akita tiba di Amerika dari Jepang . Di stasiun, anak anjing itu terlepas setelah kandangnya terjatuh dari gerbong barang, dan ditemukan oleh seorang dosen bernama Parker Wilson. Parker langsung menyukai anak anjing itu. Setelah Carl penjaga stasiun menolak untuk mengurusnya, Parker membawanya pulang ke rumah. Di rumah, istri Parker yang bernama Cate keberatan suaminya memelihara anak anjing.
Hari berikutnya, Parker berharap pemilik anjing itu telah menghubungi stasiun kereta api, namun ternyata pemiliknya yang sebenarnya tidak muncul. Parker secara diam-diam mengajak anak anjing itu naik kereta api ke kantor. Di kantor, Parker diberi tahu oleh seorang rekan yang orang Jepang bernama Ken, bahwa tanda di kalung anak anjing itu dibaca sebagai Hachiko, dalam bahasa Jepang, Hachiko berarti nasib baik. Parker lalu memberi nama anak anjing itu, Hachi. Menurut Ken, Parker dan Hachi sudah ditakdirkan untuk saling bertemu. Cate menerima telepon dari seseorang yang ingin memungut Hachi. Namun Cate membiarkan suaminya memelihara Hachi setelah melihat suaminya makin dekat dengan anak anjing itu.
Waktu berlalu, dan Hachi telah menjadi anjing setia Parker. Meskipun demikian, Parker heran Hachi menolak untuk melakukan kebiasaan normal seekor anjing seperti mengejar dan memungut bola. Ken memberi tahu bahwa Hachi hanya akan mau mengambil bola untuk alasan yang istimewa. Suatu pagi, ketika Parker berangkat kerja, Hachi menyelinap ke luar, dan mengikutinya hingga sampai di stasiun kereta api. Hachi menolak ketika disuruh pulang hingga Parker harus mengantarkannya pulang ke rumah. Sore itu, Hachi kembali pergi ke stasiun, dan menunggu hingga kereta api yang dinaiki tuannya datang. Parker akhirnya menyerah, dan membiarkan Hachi mengantarnya ke stasiun setiap hari. Setelah kereta api tuannya berangkat, Hachi pulang sendiri ke rumah, tapi ketika hari sudah sore, ia kembali lagi ke stasiun untuk menjemput. Kebiasaan Hachi mengantar dan menjemput Parker berlangsung beberapa lama. Namun pada suatu siang, Hachi menolak mengantar Parker yang ingin berangkat mengajar. Parker akhirnya berangkat sendirian, tapi Hachi mengejarnya sambil membawa bola. Parker terkejut, tapi senang Hachi akhirnya mau diajak bermain bola. Parker tidak ingin terlambat mengajar, dan pergi juga walaupun dilarang Hachi yang terus menggonggong. Siang itu, Parker yang mengajar sambil memegang bola milik Hachi, terjatuh tak sadarkan diri, dan meninggal dunia.
Di stasiun, Hachi dengan sabar menunggu kedatangan kereta api yang biasanya dinaiki tuannya ketika pulang, namun tuannya tidak juga pulang. Dia menunggu, dan menunggu hingga Michael, menantu Parker membawanya pulang. Keesokan harinya, Hachi kembali ke pergi ke stasiun dan menunggu tuannya. Ia menunggu sepanjang hari dan sepanjang malam. Setelah suaminya meninggal, Cate menjual rumah mereka, dan memberikan Hachi untuk dipelihara oleh anak perempuan Cate yang bernama Andy. Hachi pindah ke rumah Andy yang tinggal bersama suami bernama Michael. Keduanya memiliki bayi bernama Ronnie. Hachi tak lama kemudian lari untuk pulang ke rumah tempat tinggalnya dulu. Ia lalu kembali menunggu tuannya yang tidak kunjung pulang di stasiun. Hachi selalu duduk menunggu di tempat ia biasa menunggu. Penjual makanan di stasiun bernama Jas merasa kasihan, dan memberinya makan hot dog. Andy mencari-cari Hachi, dan menemukannya di stasiun. Hachi diajak pulang, namun keesokan harinya dibiarkan untuk kembali pergi ke stasiun.
Hachi mulai tidur di gerbong kereta yang rusak. Ia berjaga menunggu tuannya sewaktu siang, dan hidup dari makanan dan air yang diberikan oleh Jas dan seorang tukang daging. Pada satu hari, wartawan surat kabar bernama Teddy ingin tahu soal asal usul Hachi. Ia bertanya apakah dirinya dibolehkan menulis cerita tentang anjing itu. Setelah membaca artikel di surat kabar, orang-orang mulai mengirimi Carl uang, dengan pesan agar uang tersebut dibelikan makanan untuk Hachi. Ken sahabat Parker membaca artikel yang ditulis Carl, dan menyatakan kesediaan untuk membayari biaya hidup Hachi. Walaupun Parker sudah setahun meninggal dunia, Ken menyadari Hachi masih ingin dan merasa harus menunggu kepulangan tuannya, serta berharap tuannya masih hidup.
Tahun demi tahun berlalu, dan Hachi masih tetap menunggu di stasiun. Ketika mengunjungi makam Parker, Cate bertemu dengan Ken, dan mengaku dirinya masih merasa kehilangan suaminya yang sudah meninggal sepuluh tahun lalu. Cate lalu pergi ke stasiun tempat Hachi menunggu. Ia terkejut melihat Hachi yang sudah tua, kotor, dan lemah, namun terus setia menunggu tuannya. Ketika kembali ke rumah, Cate bercerita soal Hachi kepada Ronnie yang sudah berusia 10 tahun. Malam itu, Hachi menunggu di tempatnya biasa menunggu, tempatnya berbaring dan jatuh terlelap, bermimpi bertemu Parker.
Selesai sudah laporan Ronnie tentang Hachi kepada teman-temannya sekelas. Kesetiaan Hachi menunggu Parker, kakek Ronnie, menjadikan Hachi sebagai pahlawan selama-lamanya di mata Ronnie. Sore itu, Ronnie berjalan-jalan bersama seekor anak anjing Akita di tempat kakeknya pernah berjalan-jalan bersama Hachi.
Anjing Hachiko yang sebenarnya, lahir di Odate, Prefektur Akita, Jepang pada tahun 1923. Setelah pemiliknya yang bernama Dr. Eisaburo Ueno, seorang dosen di Universitas Tokyo meninggal dunia pada bulan Mei 1925, keesokan harinya Hachi kembali menunggu kepulangan tuannya di Stasiun Shibuya. Ia terus menunggu, dan menunggu hingga sembilan tahun berikutnya. Hachiko akhirnya mati pada bulan Maret 1935. Patung Hachiko dari perunggu, kini dapat dijumpai di tempatnya biasa menunggu, di luar Stasiun Shibuya,Tokyo.
