Sôsuke, un petit garçon, vit au bord de la falaise avec sa mère, Lisa. Un jour, il découvre un poisson rouge pris dans un bocal, au bord de l'eau... Fasciné par ce poisson rouge un peu spécial qu'il normme Ponyo, il l'emmène avec lui. Les événements l'obligent à le rejeter à la mer. Ponyo, qui s'est métamorphosée en une petite fille, s'est éprise de Sôsuke et veut à tout prix le revoir : pour se faire, elle va devoir échapper à l'emprise de son père, un sorcier vivant sous l'eau, au risque de provoquer une catastrophe naturelle.