Alors qu’il joue sur la plage, le petit Sosuke découvre une petite fille poisson rouge nommée Ponyo, piégée dans un pot de confiture. Sosuke la sauve et décide de la garder avec lui. Le petit garçon lui promet de la protéger et de s’occuper d’elle, mais le père de Ponyo, Fujimoto – un sorcier autrefois humain qui vit tout au fond de la mer – la force à revenir avec lui dans les profondeurs. Bien décidée à devenir humaine, Ponyo s’échappe pour retrouver Sosuke. Mais avant, elle répand l’élixir magique de Fujimoto dans l’océan qui va provoquer des vagues gigantesques et engloutir le village.