Une sirène nommée Marina tombe amoureuse du prince Justin, un prince humain d'un royaume côtier voisin. Après qu'un cyclope géant a poursuivi Justin et qu'un serpent de mer à trois têtes a attaqué son navire, il manque de se noyer, mais Marina le sauve. Elle conclut alors un marché avec Hedwig, la sorcière des mers, pour devenir temporairement humaine dans l'espoir de gagner le cœur de Justin. Justin se rapproche de Marina, mais il croit à tort que la princesse Cecily, une princesse humaine, l'a sauvé de la noyade et se fiance avec elle. Finalement, Justin se souvient que Marina était sa véritable sauveuse, mais à ce moment-là, elle est redevenue sirène. Les deux continuent à se rencontrer en secret, cherchant un moyen d'être ensemble tout en contrecarrant le plan d'Hedwig pour s'emparer du royaume et les efforts de Cecily pour forcer Justin au mariage. Marina et Justin reçoivent l'aide de leurs amis sous-marins : Winnie l'hippocampe, Bobo le poisson tropical et Ridley la loutre de mer, ainsi que du magicien Anselm et de l'écuyer de Justin, Chauncey.
