Mushi-uta se sitúa en un futuro cercano. Diez años antes de que comience la historia, unas extrañas criaturas insectoides llamadas "Mushi" empezaron a aparecer. Estos Mushi se alimentan de los sueños y pensamientos de las personas a cambio de otorgarles habilidades sobrenaturales. Al final del primer episodio, el protagonista Daisuke "Kakkou" Kusuriya conoce a una joven llamada Shiika Anmoto. Con el tiempo, los dos se vuelven cercanos. Sin embargo, Kakkou no sabe que Shiika es una fugitiva de una prisión secreta llamada GARDEN, donde están confinados aquellos poseídos por los Mushi, conocidos como los Mushitsuki. El brazo militar de GARDEN, la Oficina Ejecutiva Especial de Conservación Ambiental, envía a su mejor asesino para cazar a Shiika. Pero se topan con la oposición de la organización de resistencia Mushibane, liderada por la misteriosa "Ladybird".
