故事發生在1963年冷戰期間，啞女艾麗莎（莎莉·霍金斯飾）在政府實驗室擔任清潔工。童年大病奪去她的聲音，孤獨生活中的朋友只有畫家老頭（理查德·詹金斯飾）和同事塞爾達（奧克塔維亞·斯賓瑟飾）。當實驗室接收裝滿水的神秘罐子時，艾麗莎發現其中囚禁著半人魚形態的生命體。主管理查德（邁克爾·珊農飾）試圖提取其制造生物武器的潛能，但艾麗莎感受到與這個孤獨生命體的情感共鳴。隨著秘密接觸加深，兩人逐漸萌發超越物種的羈絆。理查德對實驗體愈發殘暴的迫害促使艾麗莎聯合朋友展開營救計劃，當實驗室爆發激烈對峙時，身負重傷的艾麗莎在水中與生命體融合。最終她獲得發聲能力，與半人魚共同消失于河流深處。