Ponyo, petit poisson à tête humaine façon Betty Boop rouquine coincée dans un pot de confiture, est sauvée de l'eau par Sosuke, garçon de cinq ans qui habite avec sa mère sur les hauteurs de la plus haute falaise qui surplombe une île. Ponyo s'éprend immédiatement de Sosuke mais est vite récupérée par son père, Fujimoto, un ex-humain devenu sorcier qui vit dans les profondeurs de la mer. Dès lors prisonnière, Ponyo ne rêve que d'une chose : devenir une petite fille et retrouver Sosuke.