Cuando juega en la playa, Sosuke, un niño de cinco años, se encuentra una pececita de colores llamada Ponyo con la cabeza atascada en un tarro de mermelada. Sosuke la rescata y le dice: No te preocupes, yo te protegeré y cuidaré de ti. Sin embargo, el padre de Ponyo, un hechicero que vive en lo más profundo del océano, la obliga a regresar con él a las profundidades del mar.
¡Quiero ser humana!, exclama Ponyo y, decidida a convertirse en una niña y regresar con Sosuke, escapa. Pero no va a ser nada fácil conseguir reunirse con él.