Ariel adalah putri duyung muda dengan keingintahuan yang tak terpuaskan untuk budaya manusia dan dunia permukaan, meskipun faktanya dia belum pernah melihatnya, karena ayahnya Triton, penguasa kerajaan laut Atlantica, telah melarang manusia duyung mengunjungi dunia permukaan setelah ibu Ariel. Ratu Athena dibunuh oleh manusia. Ariel menemukan pelipur lara dalam benda-benda manusia yang dia temukan, dengan dukungan dari teman-temannya, Flounder, seorang sersan mayor dan Scuttle, sang gannet.
Setelah mengetahui bahwa Ariel melewatkan pertemuan Coral Moon, yang seharusnya dia hadiri bersama saudara perempuannya, Triton menegur Ariel. Malamnya, Ariel melihat kembang api di permukaan dan memutuskan untuk menyelidikinya. Kembang api tersebut berasal dari sebuah kapal milik Eric, pangeran dari sebuah kerajaan pulau di Mediterania. Ariel menguping percakapan antara Eric dan Perdana Menteri Grimsby tentang keinginan mantan untuk berkeliling dunia dan membantu orang-orang di kerajaannya. Badai melanda dan kru menuju sekoci. Eric terlempar ke laut dan hampir tenggelam di bawah air. Ariel menyelamatkan Eric dari tenggelam, membawanya ke pantai, membangunkannya dengan suara nyanyiannya. Saat Eric sadar kembali, Ariel melarikan diri. Setelah Eric sadar, ibu angkatnya Selina melarangnya berlayar lagi.
Perilaku linglung Ariel dikomentari oleh saudara perempuannya, dan Triton mengetahui dari penasihatnya, Sebastian, si kepiting, bahwa Ariel mengunjungi permukaan dan menyelamatkan manusia dari tenggelam. Triton menghadapkan Ariel di guanya, dan ketika dia menolak untuk berhenti mengunjungi dunia permukaan, dia menghancurkan koleksi hartanya. Saat Ariel mencoba menghentikannya, Triton menghancurkan patung itu karena merasa bersalah. Setelah Triton pergi, Ariel mulai menangis, dan dua belut dengan tenaga listrik tiba dan menunjukkan kepada Ariel penglihatan penyihir laut Ursula, bibinya yang terasing, yang menawarkan bantuannya.
Ariel pergi ke gua Ursula, tempat penyihir laut melakukan tawar-menawar dengannya; dia akan mengubah Ariel menjadi manusia selama tiga hari, di mana dia harus menerima ciuman cinta sejati dari Eric; jika dia berhasil, dia akan tetap menjadi manusia selamanya. Jika dia gagal, dia kembali menjadi putri duyung, dan akan menjadi milik Ursula. Kesepakatan itu, bagaimanapun, datang dengan harga; Ariel harus mengorbankan kemampuannya untuk bernapas di bawah air, ekornya, dan suaranya, yang dijebak Ursula di dalam nautilus. Ariel menerima kesepakatan itu, dan ekornya diubah menjadi kaki. Flounder dan Sebastian membawa Ariel ke permukaan, tempat seorang nelayan menyelamatkannya, dan membawanya kembali ke kastil Eric. Eric, yang telah mencari wanita yang menyelamatkannya, bergegas menemui Ariel saat mendengar kedatangannya. Ariel bersemangat, tetapi suaranya yang kurang membuat sang pangeran menjauh. Malam itu, Ariel menjelajahi kastil, dan menemukan koleksi barang-barang Eric dari perjalanannya, dan dia serta sang pangeran mempelajari koleksi itu.
Keesokan harinya, Ariel dan Eric menjelajahi kerajaan; Sebastian telah bersembunyi, dan menemukan bahwa Ursula telah mencurangi kesepakatan untuk membuat Ariel lupa bahwa dia harus mencium Eric. Sebastian, Scuttle, dan Flounder mengambil tanggung jawab sendiri untuk membuat pasangan itu berciuman; mereka hampir berhasil, tetapi Ursula mengirimkan belutnya untuk menggagalkan mereka. Marah dengan panggilan dekatnya, Ursula mengubah dirinya menjadi seorang wanita muda cantik bernama Vanessa, menggunakan suara Ariel untuk menghipnotis Eric.
Keesokan paginya, Ariel dan teman-temannya mengetahui bahwa Eric akan mengumumkan pertunangannya dengan Vanessa. Scuttle menemukan identitas asli Vanessa dan memberi tahu Ariel, yang bergegas ke pesta pertunangan, memecahkan cangkang nautilus, memulihkan suaranya, dan menghancurkan pesona Eric. Eric menemukan bahwa Ariel adalah wanita yang tepat untuknya. Ursula memperingatkan Eric untuk meninggalkan Ariel sendirian. Sebelum keduanya bisa berciuman, matahari terbenam, mengubah Ariel kembali menjadi putri duyung. Saat kembali ke dirinya yang asli, Ursula menangkap Ariel dengan punggungnya ke laut.
Triton menghadapkan Ursula dan memerintahkannya untuk melepaskan Ariel, tetapi Ursula memberi tahu Triton bahwa kontrak yang dibuat Ariel tidak dapat dipatahkan. Triton menyelamatkan Ariel dan menggantikannya, dan belut Ursula menghancurkannya. Ursula mengklaim trisula Triton dan menyatakan dirinya sebagai penguasa baru. Menyaksikan kejadian tersebut, Ariel mengonfrontasi Ursula dan berusaha menyakiti dan melecehkannya. Ursula berusaha menghancurkan Ariel, tetapi setelah tiba, Eric menyelamatkan Ariel. Dalam pertempuran itu, Ursula hampir menghancurkan Eric, tetapi Ariel mengintervensi dan menyerang Ursula yang secara tidak sengaja membunuh belutnya. Saat Ariel bergegas untuk bergabung dengan Eric, Ursula segera berduka atas kehilangan dan kematian belutnya. Karena marah, Ursula menggunakan trisula untuk mengubah dirinya menjadi monster laut raksasa, menciptakan badai petir untuk mengancam Ariel dan Eric; sebuah kapal karam dibawa ke permukaan. Di tengah-tengah, Ursula mencoba menggunakan trisula untuk membunuh Eric, namun gagal. Setelah menarik dirinya ke kapal karam, Ariel membunuh Ursula dengan cucurnya. Saat Ursula meninggal, Triton dihidupkan kembali dan mendapatkan kembali trisulanya. Triton dan Ariel menyadari pengorbanan satu sama lain untuk mereka. Eric kembali ke rumah, di mana Selina mengakui bahwa cintanya pada Ariel itu nyata.
Triton akhirnya menerima bahwa meskipun Ariel ada di rumah, dia tidak akan bahagia tanpa Eric. Atas permintaan Sebastian, setelah mengubahnya kembali menjadi manusia secara permanen, Triton mengirimkan Ariel ke Eric. Setelah Eric dan Ariel menikah, keduanya memutuskan untuk berkeliling dunia bersama, dengan dukungan dari keluarga masing-masing dan orang-orang di dunia manusia dan mer-world.