La jove Sofia ja té 18 anys i treballa incansablement dia rere dia fent barrets en una sombrereria d'una ciutat europea. El continent es troba immers en la guerra. Després de patir un atac a mans d'uns soldats, Sofia és víctima d'un malefici i decideix anar al castell ambulant a veure el mag Howl, per demanar-li que l'ajudi.

Mentre juga en una platja rocallosa, Sasuke, un nen de cinc anys, troba una peixeta de colors anomenada Ponyo amb el cap encallat en un pot de melmelada. Sasuke la rescata i li diu: No et preocupis, jo et protegiré i et cuidaré. No obstant això, el pare de la Ponyo, un bruixot que viu a les profunditats de l'oceà, l'obliga a tornar. Vull ser humana! exclama la Ponyo i, decidida a convertir-se en una nena i tornar amb Sasuke, escapa. Però no li serà gens fàcil aconseguir reunir-se amb ell.

Han passat tres anys i Batô segueix a la Secció 9. El record de la comandant Kusanagi no l'abandona. Ara ha d'investigar el cas d'una robot femenina destinada al plaer, que ha assassinat el seu propietari.