The Little Mermaid atau dalam bahasa Indonesia dikenal sebagai Putri Duyung Kecil, kembali hadir untuk menghibur para penonton dari berbagai generasi. Kisah ini berpusat pada Ariel, seorang putri duyung cantik dan bungsu dari Raja Triton yang berkuasa di kerajaan bawah laut Atlantica. Meski hidup di dunia yang penuh keajaiban, hati Ariel justru terpikat pada dunia manusia, dunia yang terlarang baginya. Larangan ini bukan tanpa alasan, tragedi masa lalu ketika ibu Ariel tewas oleh manusia membekas dalam ingatan Raja Triton, membuatnya sangat protektif terhadap putri-putrinya.
Suatu malam, rasa penasaran Ariel memuncak ketika melihat kembang api dari permukaan laut. Ia memberanikan diri naik ke permukaan dan menyaksikan sebuah kapal mewah yang ternyata milik Pangeran Eric, seorang pangeran tampan dari kerajaan pulau terdekat. Keindahan dunia manusia dan pesona Eric langsung memikat hati Ariel. Namun, kebahagiaan itu tak berlangsung lama. Badai dahsyat menerjang, kapal Eric karam, dan sang pangeran terlempar ke laut.
Dengan keberanian dan naluri seorang penyelamat, Ariel menyelamatkan Eric dari maut. Ia membawa pangeran tak sadarkan diri ke pantai dan melantunkan suara merdunya, suara yang hampir menyerupai sirene, untuk memastikan Eric tetap hidup. Sebelum Eric sadar sepenuhnya, Ariel menghilang kembali ke lautan, meninggalkan jejak rasa penasaran di hati sang pangeran.
Perubahan sikap Ariel yang menjadi linglung dan melamun tak luput dari perhatian Raja Triton. Raja meminta penasihatnya, Sebastian si kepiting, untuk mencari tahu penyebabnya. Terungkaplah rahasia Ariel menyelamatkan seorang manusia. Murka, Triton mendatangi gua rahasia Ariel, tempat putrinya mengoleksi barang-barang manusia. Kemarahan Triton memuncak ketika Ariel menolak berjanji untuk tidak pernah kembali ke permukaan. Ia menghancurkan seluruh koleksi berharga Ariel.
Dalam kesedihannya, Ariel didekati oleh dua belut muray yang ternyata utusan Ursula, penyihir laut yang tak lain adalah bibi Ariel yang diasingkan dari Atlantica 15 tahun silam. Ursula, yang licik dan penuh intrik, melihat peluang dalam kesedihan Ariel.
Di sarang Ursula yang gelap dan misterius, Ariel ditawari sebuah perjanjian. Ursula bersedia mengubah Ariel menjadi manusia selama tiga hari. Jika dalam kurun waktu tersebut Ariel berhasil mendapatkan “ciuman cinta sejati” dari Eric, ia akan menjadi manusia selamanya. Namun, jika gagal, Ariel akan kembali menjadi putri duyung dan jiwanya akan menjadi milik Ursula. Sebagai imbalan atas kaki manusia, Ariel harus menyerahkan ekornya, kemampuan bernapas di air, dan yang paling berharga, suara sirennya. Suara indah Ariel disimpan Ursula dalam sebuah kerang nautilus.
Tanpa ragu, Ariel menerima tawaran tersebut. Dengan bantuan sihir Ursula, ekornya berubah menjadi kaki manusia. Ia naik ke permukaan bersama sahabatnya, Flounder si ikan dan Sebastian. Di dunia manusia, Ariel ditemukan dan dibawa ke istana Eric. Eric, yang masih terobsesi mencari wanita bersuara indah yang menyelamatkannya, langsung menemui Ariel. Namun, karena Ariel tak bisa berbicara, Eric tidak mengenalinya. Saat menjelajahi istana, Ariel menemukan koleksi barang-barang dari perjalanan Eric, sama seperti koleksinya sendiri. Eric mulai tertarik pada Ariel saat mereka berbagi cerita tentang koleksi tersebut.
Keesokan harinya, Eric mengajak Ariel berkeliling kerajaannya. Sebastian, yang diam-diam mengikuti Ariel, menyadari bahwa Ursula telah memasukkan jebakan dalam perjanjian itu. Ariel dibuat lupa bahwa ia harus mendapatkan ciuman cinta sejati dari Eric. Bersama Scuttle si burung camar dan Flounder, Sebastian berusaha membantu Ariel dan Eric berciuman. Hampir berhasil, namun upaya mereka digagalkan oleh belut-belut Ursula. Murka karena nyaris gagal, Ursula mengubah dirinya menjadi wanita cantik bernama Vanessa dan menghipnotis Eric dengan suara siren Ariel yang ia curi. Di Atlantica, Triton yang menyesali kemarahannya, memerintahkan seluruh kerajaan mencari Ariel.
Keesokan pagi, Ariel dan teman-temannya mengetahui bahwa Eric akan mengumumkan pertunangannya dengan “Vanessa”. Ariel segera menuju pesta pertunangan, membongkar penyamaran Ursula dan memecahkan kerang nautilus tempat suara sirennya terperangkap. Suara Ariel kembali, mantra Ursula pada Eric pecah. Namun, sebelum mereka sempat berciuman, matahari terbenam dan Ariel kembali berubah menjadi putri duyung. Ursula yang kembali ke wujud aslinya menyeret Ariel ke lautan.
Demi menyelamatkan Ariel, Triton menghadapi Ursula. Namun, perjanjian yang dibuat Ursula dengan Ariel tak bisa dibatalkan. Dengan berat hati, Triton menukar dirinya dengan kebebasan Ariel. Triton berubah menjadi debu saat Flotsam dan Jetsam menyerangnya. Ursula mengambil alih kekuasaan Atlantica dan merebut trisula Triton, tepat ketika Eric datang dengan harpun. Ursula berniat membunuh Eric, namun Ariel menghalangi dan tanpa sengaja menyerang Ursula hingga membunuh Flotsam dan Jetsam. Marah besar, Ursula menggunakan trisula untuk membesarkan dirinya menjadi raksasa laut.
Ariel dan Eric kembali bersatu di permukaan, tepat sebelum Ursula raksasa memisahkan mereka. Ursula mengendalikan lautan, menciptakan badai dan memunculkan bangkai kapal ke permukaan. Saat Eric hampir terbunuh, Ariel mengambil alih kemudi kapal karam dan menusuk Ursula dengan serpihan kayu tajam dari haluan kapal. Ursula tewas. Triton kembali hidup dan berterima kasih atas pengorbanan Ariel.
Ariel kembali ke Atlantica, namun hatinya tak bahagia tanpa Eric. Atas saran Sebastian, Triton akhirnya memahami cinta putrinya dan mengubah Ariel menjadi manusia secara permanen. Ariel dan Eric bersatu kembali. Mereka menikah di pantai, disaksikan dan direstui oleh kedua orang tua mereka, serta diterima oleh masyarakat dari kedua dunia. Ariel dan Eric memulai petualangan baru bersama, menjelajahi dunia dengan cinta dan dukungan dari semua orang.