初中2年生早濑真理，是个无论做什么事都非常努力的活泼女孩。她总是很珍惜从3年前失踪的世界级科学家父亲永司那里得到的挂坠——浑仪罗盘。某次，真理在好朋友水城和花的哥哥旬的房间，发现了曾在永司的研究室见到的书(《磁石与电的发明发现物语》)。真理被打开的书里溢出的波纹包围，并穿越了时空。
在浑仪罗盘所指示的时间跳跃前方，真理与各种各样的科学家相遇，与和花、旬一起追逐着行踪不明的永司的足迹。在那里，同样追逐着永司去向的实业家御影丞的动向带来了暗影。以现代围绕着永司失踪的故事为纵轴，以过去真理等人与科学家所展开的发明发现相关联的故事为横轴展开。
以状大的大海与小岛为舞台演绎的少女们的心灵之绊，
战斗、变身……美丽的魔法巫女幻想传说诞生!
那里是有着眩目阳光射入的海底。有着人类外表的纯洁无暇的少女与鱼儿们共同生活在一起。少女的名字叫玛琳。在海洋世界与妹妹乌琳一起生活的玛琳是憧憬着空中世界(地面上)的“海人”。某一天，海面上掉下了一枚闪耀着美丽光辉的戒指。玛琳想：“丢失了这么美丽的东西的话一定会很悲伤吧。我要还给失主。”她准备到空中世界去归还戒指，可是却遭到了妹妹乌琳的强大反对。对于海洋世界的人们来说，空人(人类)和空中世界(地面)都是相当恐怖的。
可是玛琳却坚信有着这样美丽事物的空人并不恐怖。最终决定和有着恋姐情结的乌琳一起去空中。来到了人界的玛琳和乌琳初次仰望清爽的天空，以及初次见识到在这清朗天空下正在进行中的“岛之夏祭”。
来到岛上的玛琳姐妹开始寻找戒指的主人，听到她们询问的叫声后，居住在岛上的女子高中生宫守音着急地飞奔过来。这枚戒指其实是以前她从抛弃她的恋人那里得到的，所以才会扔到海里去。夏音再度将戒指投进了大山中，玛琳与乌琳也去山里寻找戒指。可是就在这时，乌琳不小心打开了被封印的石棺。从石棺中飞出的黑烟就是让世界产生“暗”的“瑟多那”。瑟多那是为了让世界充满恶意而操纵鱼儿们的魔力，邪恶的灵魂也开始集合。
玛琳和夏音开始察觉自身隐藏的某种力量。作为“海之巫女”和“空之巫女”的她们决定挑战邪恶的瑟多那。要打倒瑟多那的话，只能提高巫女力量的源泉——心的纯洁度。可是夏音的心原来有着部分的邪恶，所以心之纯洁度怎么也无法提高，但通过与玛琳的关系，逐步取回了心灵的纯洁。玛琳也通过和夏音的接触而逐渐成长，两人之间的羁绊逐步确立……