身長10センチの小さなアリエッティ一家は、人間が住む家の床下で、さまざまな生活品をこっそり借りて暮らしていた。彼らの掟は「決して人間に見られてはいけない」ということ。しかし、アリエッティはその家に引越してきた少年・翔に自分の姿を見られてしまう。

人里離れた雪深い山頂に住む、大きな体で心優しきイエティのミーゴ。おっちょこちょいで臆病な彼は、ある日偶然にも小さな足の伝説の生物“スモールフット(＝人間)”と出会う。しかし、誰も信じてくれないばかりか、嘘つきだと、村の掟オキテを守る最長老ストーンキーパーから村の追放を言い渡され、ミーゴは真実をつきとめるため伝説のスモールフットを探す冒険の旅に出る。

母親とケンカしてしまった9歳の少年マイロは、思わず「ママなんていなければいい」と口走ってしまう。その夜、反省して謝ろうと母の部屋へ行ったマイロだったが、なんと怪しい宇宙人が母親をさらおうとしていた。あわてて宇宙船に忍び込み、たどり着いたのは火星。火星人たちは地表の下に大都市を築いていたのだ。マイロはそこで、火星育ちの地球人グリブルと知り合い、彼の力を借りて母親を捜し始める。