《神奇的美人鱼》是一部充满奇幻冒险与成长故事的动画片。故事围绕人鱼公主美琳达展开，她发现守护人鱼王国的海神珠魔力即将耗尽，而国王为了维持珍珠能量不断消耗自身生命。为了拯救王国，美琳达与好友妮丽莎和莎莎踏上寻找新珍珠的冒险之旅。她们穿越传送门来到人类世界，遭遇了海怪的袭击，地图被抢走，三人也被冲散。在人类世界，美琳达被姐弟希丽亚和泰勒救起，误将海洋救援中心当作海盗基地引发一系列误会。通过科技天才弗雷德的帮助，美琳达修复了通讯手环，但也暴露了自己的人鱼身份。与此同时，妮丽莎和莎莎误闯海盗主题公园，与滑板少年亨特结识并逐步接近海怪巢穴。美琳达团队以交换生身份潜入海盗湾高中，发现学校地下室与海怪活动的关联，并在一次激战中找到母亲失踪前佩戴的三叉戟戒指残片，揭开守护秘密。在后续的冒险中，美琳达与伙伴们不断成长，她们通过魔法特训掌握新技能，与海怪展开多次激战。她们在游乐园中遭遇危机，发现巴罗萨已掌握珍珠情报；在救援中心面临强拆时，美琳达联合人鱼战士亚历克斯共同抗敌，并在沉船中找到古代宝藏解决财务危机。团队还潜入休眠火山寻找最后两颗珍珠，最终美琳达集齐五颗珍珠激活三叉戟。回到人鱼王国后，美琳达与母后克雷丽娅重逢，却发现母后其实是深海女巫坦佩斯塔伪装的假王后。在一场激烈的战斗中，美琳达与伙伴们觉醒团队力量，救下父王并揭穿阴谋。在陆地上遭遇巴罗萨突袭后，美琳达在神秘虎鲸将军的指导下觉醒三叉戟的终极形态。最终，美琳达带领团队分头突袭海盗基地，成功封印巴罗萨，拯救了人鱼王国。