Mushi-uta se passa num futuro próximo. Dez anos antes do início da história, estranhos seres parecidos com insetos chamados "Mushi" começaram a aparecer. Esses Mushi se alimentam dos sonhos e pensamentos das pessoas em troca de conceder habilidades sobrenaturais. Ao final do primeiro episódio, o protagonista Daisuke "Kakkou" Kusuriya conhece uma jovem garota chamada Shiika Anmoto. Com o tempo, os dois se aproximam. No entanto, Kakkou não sabe que Shiika é uma fugitiva de uma prisão secreta chamada GARDEN, onde aqueles possuídos pelos Mushi — conhecidos como Mushitsuki — são confinados. O braço militar de GARDEN, o Escritório Executivo Especial de Conservação Ambiental, envia seu principal assassino para caçar Shiika. Mas eles encontram oposição da organização de resistência Mushibane, que é liderada pela misteriosa "Ladybird".
