Det här är berättelsen om fiskflickan Ponyo, som blir förälskad i människopojken Sosuke, och om hur en femårig pojke lyckas uppfylla det allra vackraste av löften; att beskydda någon för all framtid.

Högst upp på klippan som störtar ner i havet bor Sosuke med sin mamma Lisa och sin pappa sjökaptenen. En dag när Sosuke och Lisa är ensamma i huset träffar Sosuke en liten guldfisk, eller är det verkligen en fisk? Guldfisken, som visar sig vara en fiskprinsessa, blir omedelbart förälskad i Sosuke och, efter att ha blivit återförd till havet av sin far Fujimoto, gör hon alltför att återvända till livet ovanför havsytan.

Med hjälpav Fujimotos magiska drycker lyckas Ponyo ta mänsklig form. Vad hon inte räknat med är att hon samtidigt skapar obalans i världen. Havet gör uppror, och på dess vågor springer hon till sin älskade Sosuke. Men ska Ponyo kunna fortsätta att leva sitt liv som människoflicka och ska havet dra sig tillbaka och balansen i naturen återställas igen? Allt är beroende av två unga individers kärlek till varandra.

Ponyo på klippan vid havet tar H.C Andersens berättelse om den lilla sjöjungfrun rakt in i ett nutida Japan, och berättar en saga om vänskap, kärlek och enorma äventyr.