L'anime se concentre sur l'opération Castle et le sort de l'équipage à bord du Daigo Fukuryuu Maru (S.S. Lucky Dragon 5). Le 1er mars 1954, une bombe à hydrogène a explosé, produisant une explosion d'une ampleur comparable à celle de la bombe atomique larguée sur Hiroshima. Les cendres radioactives qui en ont résulté sont tombées sur l'équipage, les empoisonnant. L'histoire bascule alors dans le fantastique alors que les cendres transforment également la vie marine — des poissons qui parlent désormais et portent des vêtements humains — et cela devient le principal sujet du film : l'impact de la contamination radioactive sur ces poissons parlants.
