La película comienza en una mañana brumosa en mar abierto. Un barco luego viene de la niebla, lleno de marineros que cuentan historias de los legendarios merfolk. ("Fathoms Below") A bordo de esa nave hay un joven príncipe, llamado Eric, su perro Max y su asesor Grimsby. Grimsby denuncia a los merfolk como "tonterías náuticas", pero un marinero insiste en que sean reales. Mientras estaba distraído por Grimsby, un pez que el marinero sostenía se desliza de él y cae al océano.
El pez respira aliviado antes de alejarse del barco. Los créditos de apertura juegan cuando el pez cruza las profundidades del océano hasta que por fin vemos a los merfolk. Los merfolk se dirigen a través del océano hacia un brillante castillo submarino. El castillo es el dominio del rey Tritón y es donde estaba celebrando un concierto en su nombre, realizado por sus siete hijas y el compositor de cangrejo, Sebastián.
El concierto continúa según lo planeado hasta que se descubre que la hija más joven de Tritón, la princesa Ariel, no está allí, para su disgusto. En verdad, Ariel estaba excavando un cementerio de barcos con su mejor amigo, Flounder the Fish. Dentro de un accidente, encuentra una pipa y un tenedor, lo que fascina su curiosidad, pero al mismo tiempo no se da cuenta de que un tiburón la mira a ella ya Flounder desde afuera.
El tiburón irrumpe en la habitación en la que Ariel y Flounder están y los persigue, a través del cementerio, hasta que los dos logran atrapar al tiburón en un anillo de anclaje. Luego se dirigen a la superficie, donde vive su amigo, una gaviota llamada Scuttle. Ariel le pide a Scuttle que le diga cuáles son los artículos que recolectó. Describe el tenedor como un dinglehopper, un objeto que los humanos usan para peinar el cabello; y la pipa como un snarfblat, un objeto para hacer música.
Al escuchar la palabra "música", a Ariel se le recuerda rápidamente el concierto que se perdió y se apresura a regresar a casa. Sin embargo, Ariel no se da cuenta de que está siendo vigilada por dos anguilas sospechosas por los nombres, Flotsam y Jetsam. Los dos eran espías contratados por Ursula, la bruja del mar, un ex miembro de la corte del rey Tritón antes de ser desterrados. Ursula odia a Triton con una pasión por sus atrocidades hacia ella, y constantemente busca formas de vengarse. En el momento en que Ariel le llamó la atención, Ursula le ordena a sus amigos que la vigilen, con la esperanza de usarla para llegar al rey.
La película luego se muda al palacio real, donde Triton y Sebastian están despreciando a Ariel por perderse el concierto. Pero Flounder se mueve para defenderla, accidentalmente dejando escapar el encuentro con Scuttle, que rápidamente enfurece a Triton. La ley de su reino prohíbe ir al mundo de la superficie, por temor a que los seres humanos atrapen a los merfolk. Pero Ariel cree que los humanos no son tan malos, lo que enoja a Triton hasta el punto de decirle que mientras viva bajo su océano, hará lo que él dice. Esto lleva a Ariel a llorar, y Flounder lo sigue.
Ariel, aún herida por las palabras de su padre, canta acerca de su colección de objetos humanos, y cómo ella desea visitar el mundo de los humanos, a pesar de lo que su padre tuvo que decir de ellos. ("Parte de tu mundo") El estado de ánimo se rompe rápidamente cuando Sebastian se estrella y amenaza con revelar la gruta de Ariel al rey. Ariel intenta razonar con él, pero antes de que se pueda resolver algo en el conflicto, se ve un gran objeto flotando sobre su cabeza bloqueando la luz de la luna desde el techo de la gruta. Ariel, siendo siempre curioso, nada a la superficie para descubrir qué era este objeto masivo. El objeto demuestra ser una nave humana, disparando fuegos artificiales al cielo nocturno. Ariel nada hacia la embarcación, a pesar de las protestas de Sebastián, y sube a bordo para contemplar a marineros bailando. Ariel se entera de que los humanos a bordo celebran el cumpleaños de su príncipe; Una criatura que llama su atención es Max, el perro pastor que le gusta a Ariel. Pero Ariel se queda enamorada cuando ve al amo del perro, el Príncipe Eric.
Eric recibe una gran estatua de sí mismo como regalo de cumpleaños, por Grimsby, quien proclama amargamente que espera que sea un regalo de bodas. Eric protesta de que aún no ha encontrado a la chica adecuada, pero insiste en que cuando lo haga lo golpeará, como un rayo. Fue entonces cuando los truenos resonaron en la distancia, seguidos por una ráfaga de viento cada vez mayor.
Sin previo aviso, un huracán sopla, barriendo violentamente a la nave y la tripulación en una descarga de viento y agua. Ariel es expulsado de la embarcación, pero logra ver al barco siendo alcanzado por un rayo que incendia la nave. Cuando la nave se estrella contra una manada de rocas, la tripulación es enviada por la borda, junto con la estatua de Eric. Aunque todos llegaron a los botes salvavidas, Eric descubre que Max todavía está en el barco en llamas, y se va a rescatar. Mientras Eric logra que Max se ponga a salvo, no puede salvarse a sí mismo cuando es arrastrado por una explosión masiva y aterriza en el océano debajo del agua. Mientras ella ve esto y se apresura a ayudarlo, Ariel rescata a Eric y lo lleva de vuelta a la costa.
Una vez en la orilla, Ariel canta su deseo de unirse al mundo de Eric, antes de huir ante los sonidos de Grimsby y Max acercándose. Mientras Ariel canta, Eric solo logra verla antes de irse; pero cuando Grimsby lo levanta, Eric recuerda vívidamente a una chica que lo había salvado y está decidida a encontrarla. Mientras Ariel los mira desde una roca cercana, Sebastian le dice que la situación debe mantenerse en secreto para su padre, pero Ariel no le presta atención. Con vigor y determinación; Ariel hace una audaz proclamación de que ella será parte del mundo de Eric.
Sin embargo, lo que Ariel no se da cuenta es que está siendo observada por las anguilas de Ursula. Ursula está feliz de la situación y mira con inquietud a una manada de pólipos en su guarida; todos ellos, antiguos soñadores que llegaron a su poder. Luego murmura que Ariel se convierte en una adición encantadora al grupo. La escena termina ahí.
Unos días más tarde, Ariel pasa su tiempo soñando con Eric, lo que despierta la curiosidad de su padre, que cree que Ariel está enamorado de otro hombre. Mientras tanto, Sebastian es un naufragio nervioso que trata de evitar que el secreto se descubra. Ariel luego decide que quiere visitar a Eric, pero Sebastian no tiene nada de eso. Intenta traerla a la tierra con un número musical sobre cómo el mar es mejor que la tierra ("Under the Sea").
Sebastian se las arregla para reunir a un grupo de peces para cantar, pero a medida que se desarrolla esta fiesta, Flounder aparece y logra deslizar a Ariel sin ser visto. Para cuando la canción termina, Ariel no estaba a la vista, y Sebastian se fue solo para quejarse de ella. De repente, el heraldo real le pide a Sebastian que informe al rey sobre Ariel. Sebastián, temeroso de que Tritón descubra lo que ha sucedido, accidentalmente revela la verdad durante el interrogatorio y se ve obligado a contarle todo al Rey, para su furia. De vuelta en la gruta de Ariel, Flounder revela que había salvado la estatua de Eric del accidente, para deleite de Ariel. Sin embargo, las bromas son interrumpidas por Triton siendo conducido a la gruta por Sebastian. Después de una breve discusión, Ariel se enfrenta a Triton y le dice que ella rescató a Eric para que no se ahogara y ella lo ama. Sorprendida por sus palabras, Triton finalmente rompe y borra todos los tesoros secretos de su gruta y los reduce a un montón de chatarra, dejando a Ariel en lágrimas. Después de un arrepentimiento ahora, Tritón se va, sintiéndose arrepentido por lo que había hecho, Ariel le llora y le dice a Sebastian y Flounder que la dejen sola para quejarse, sin permitir que la consuelen.