Mushi-uta se déroule dans un futur proche. Dix ans avant le début de l'histoire, d'étranges créatures ressemblant à des insectes, appelées « Mushi », ont commencé à apparaître. Ces Mushi se nourrissent des rêves et des pensées des gens en échange de l'octroi de capacités surnaturelles. À la fin du premier épisode, le protagoniste Daisuke « Kakkou » Kusuriya rencontre une jeune fille nommée Shiika Anmoto. Avec le temps, les deux se rapprochent. Cependant, Kakkou ignore que Shiika est une fugitive d'une prison secrète appelée GARDEN, où sont enfermés ceux qui sont possédés par les Mushi — connus sous le nom de Mushitsuki. Le bras militaire de GARDEN, le Service spécial de conservation de l'environnement, envoie son meilleur assassin pour traquer Shiika. Mais ils rencontrent l'opposition de l'organisation de résistance Mushibane, dirigée par la mystérieuse « Ladybird ».
