在悬崖峭壁之上，孤独的人类少年宗介偶遇被困在沙滩上的金鱼姬波妞。来自深海的她拥有强大的魔法，为了体验人类世界，不惜与父亲闹翻，私自逃出海底王国。

宗介收留了波妞，两人结下深厚的友谊。随着波妞的魔法逐渐强大，她为了化为人类，不惜变身成小金鱼，并与宗介踏上了寻找母亲的旅程。

途中，他们遇到了各种奇幻生物，包括会飞的猫巴士、暴躁的章鱼、巨型鲸鱼。在一次风暴中，波妞被卷入漩涡，宗介奋不顾身地跳入海中拯救她。

在与父亲的最终对抗中，波妞的魔法彻底爆发，她化为一名真正的少女，与宗介相拥。大海与天空，人鱼与人类，在这一瞬间实现了完美的融合。