Le jeune Sosuke vit sur une falaise au bord de la mer. Un beau matin, alors qu'il joue sur la plage qui se trouve au pied de la falaise, il découvre un poisson rouge nommé Ponyo, la tête coincée dans un pot de confiture. Sosuke le sauve et le garde dans un seau en plastique.
Sosuke et Ponyo sont fascinés l'un par l'autre. Mais Fujimoto, le père de Ponyo, le force à retourner dans les profondeurs de l'océan. Ponyo rêve de devenir un être humain et, avec l'aide de ses sœurs, il décide de s'échapper des eaux de l'océan pour rejoindre Sosuke.
