ליאון קם, מרצה לאסטרונומיה ואיש "מתון באופן קיצוני", נוהג לעלות לגג ביתו כדי לצפות בכוכבים. באחד הלילות הוא מתפתה להפנות את הטלסקופ לדירה מוארת בבית ממול, ומגלה גלקסיה זוהרת של כוכבים מקומיים. אחת מהם, אישה יפה בשמלה אדומה, מעוררת בו עניין מיוחד, וכשמתברר לו איך קוראים לה, הוא מאבד את הצפון. חמוש ב"כוחה המכשף של האהבה" הוא יוצא לסגור את החשבונות הפתוחים של חייו. מסעו לוקח אותו מילדותו מוכת הנוסטלגיה ב"בלוק הפלמ"ח" בנווה שאנן, דרך מטר מטאוריטים בנוף הכי עצוב בעולם, ועד למשבר המאיים על נישואיו. רק בקצה הדרך הוא מעז לחזור אל הרגע המכונן, זה שאסור היה לדבר עליו – הרגע שבו איבד את אמו ואחותו האהובות, ובעקבותיו נאלץ לברוח הכי רחוק שאפשר, עד קצה היקום. ב'על גג העולם' מחבר אמיר בן-דוד בין עולמות שבמבט ראשון נראים רחוקים זה מזה – בין המציאות הישראלית למרחביו של שביל החלב, בין רומן אהבה סוחף להפלגה אל מעמקיה של גלקסיית הנפש, ובין החורים השחורים של העבר למבט רענן ומשוחרר בהווה.