Taeko Okajima, jeune employée de bureau à Tokyo, s’ennuie ferme et décide de partir dans la région rurale de Yamagata. Ce séjour mettra Taeko face à un choix crucial : retourner dans la ville, ou se marier et s'installer à la campagne.

Quand des pingouins apparaissent partout dans sa petite ville, semant au passage une joyeuse pagaille, le jeune Aoyama se dit qu’il y a là une enquête à mener. Ce studieux élève de CM1, accompagné de son meilleur ami, enrôle également sa rivale aux échecs et une énigmatique assistante dentaire pour percer le secret des pingouins.

Le petit Sosuke, cinq ans, habite un village construit au sommet d'une falaise qui surplombe la Mer Intérieure. Un beau matin, alors qu'il joue sur la plage en contrebas, il découvre une petite fille poisson rouge nommée Ponyo, piégée dans un pot de confiture. Sosuke la sauve, et décide de la garder avec lui dans un seau. Ponyo est aussi fascinée par Sosuke que ce dernier l'est par elle...