Brunhilde ist ein Fischmädchen, das nicht nur zaubern kann, sondern auch äußerst neugierig ist. Eines Tages schafft sie es, mit Hilfe einer Qualle an die Wasseroberfläche zu gelangen. Dort gerät sie jedoch in ein Marmeladenglas, aus dem der aufgeweckte Junge Sosuke sie befreit. Der Fünfjährige ist sofort von dem Fischwesen fasziniert, das er als Goldfisch bezeichnet, nennt es Ponyo und nimmt es in einem mit Wasser gefüllten Eimer mit zur Grundschule. Der Menschenjunge und das Fischmädchen werden Freunde, doch dann wird Ponyo von ihrem wütenden Vater ins Meer zurückgeholt. Sie möchte jedoch unbedingt bei ihrem geliebten Freund Sosuke an der Oberfläche bleiben und selbst ein Menschenkind werden. Also setzt sie ihre magischen Kräfte ein, um zu Sosuke und seiner entschlossenen Mutter Lisa zurückzukehren, und ignoriert dabei die gefährlichen Konsequenzen...