Le petit Sosuke vit avec sa mère sur une haute falaise surplombant la mer. Un beau jour, il découvre sur la plage caillouteuse Ponyo, une petite fille poisson. Ponyo est si fascinée par Sosuke et le monde terrestre que son désir le plus cher est de devenir un être humain. Mais Fujimoto, son magicien de père, n’est pas du tout d’accord avec cette idée et il la force à regagner les profondeurs de l’océan. Bien décidée à revoir Sosuke, Ponyo s’échappe de sa prison sous-marine, mais ce faisant elle déclenche une immense catastrophe maritime. Une grande aventure commence pour Sosuke et Ponyo.