Pour aider leur amie Cléo à se faire embaucher comme bénévole au Centre Océanique de Dolphin City, Rikki, Emma, et Lewis lui proposent de parfaire ses connaissances de la faune sous-marine en partant faire de la plongée sur l'île de Mako. Mais victimes d'une panne de moteur, ils sont obligés de passer la nuit sur place. Rikki, Emma et Cléo, en explorant l'île à la tombée de la nuit, tombent dans une mystérieuse grotte. Sous l'effet de la pleine lune, elles sont victimes d'un sortilège et se transforment... en sirènes !

Tandis que sur la plage de Dolphin City a lieu le grand concours annuel de sculptures sur sable, auquel Emma doit participer avec son petit frère Elliott, au Centre Océanique, la journée de Cléo s'annonce mal : Mr Lambert, le directeur, lui apprend qu'elle devra superviser Miriam, qui vient effectuer une journée de stage. Mais la jeune fille est insupportable, et ne cesse d'enchaîner les caprices, provoquant l'énervement de Cléo. Alors que les deux jeunes filles sont occupées à se disputer, une jeune tortue blessée qu'elles devaient surveiller, s'enfuit et regagne la mer. Nos trois sirènes vont devoir effectuer un sauvetage qui va s'avérer très risqué...

Au cours d'une expérience menée au large par Lewis, les 3 sirènes font une découverte stupéfiante au fond de l'eau : une statue de bois blanc représentant une sirène ! Lewis finit par découvrir qu'il s'agit de la figure de proue d'un célèbre galion pirate, la Sirène Blanche, aujourd'hui introuvable ! Les filles trouvent ça passionnant, mais Cléo, elle, est préoccupée par autre chose : qui est cet admirateur secret qu i lui a offert un coquillage en forme de cœur ? Visitées dans leurs rêves par l'esprit de la Sirène Blanche, les 3 amies décident de retrouver le galion et de ramener la statue de bois chez elle. Mais le temps leur est compté : des pillards sans scrupules sont eux aussi à la recherche du galion et de son or. Vite, le temps presse !

Dilemme pour Emma : elle est invitée à l'anniversaire du beau Byron qui se déroulera sur un yacht ! Ses copines ont beau lui dire que c'est un endroit trop dangereux pour quelqu'un qui se transforme en sirène à la moindre goutte d'eau, Emma accepte. Il faut dire que cette peste de Miriam, sa rivale, n'arrête pas de la narguer... Sentant qu'elle risque de faire une bêtise, ses copines l'accompagnent, et doivent même inventer une fausse alerte aux requins pour interrompre le concours de plongeon ! Accusées de vouloir gâcher la fête, elles ne sont malheureusement pas prises au sérieux lorsqu'elles annoncent plus tard l'arrivée d'une tempête terrible, dont leurs amis poissons ont senti l'approche. Pris dans l'orage, le yacht menace de chavirer. Tout repose maintenant sur les épaules des sirènes...

Un grand centre balnéaire sur l'île de Mako ? Ses côtes paradisiaques bétonnées, et le lac à l'intérieur du volcan, lieu de naissance des sirènes, transformé en piscine couverte ? Et bien évidemment, c'est le père de Zane qui est responsable de ce projet... Non, Emma, Cléo et Rikki ne peuvent pas laisser faire ça ! Après avoir demandé à Zane de convaincre son père d'interrompre les travaux, en vain, il ne leur reste plus qu'à agir directement. Et c'est au cours d'une nuit de pleine lune, soumises à l'influence imprévisible de l'astre nocturne, que nos trois sirènes entreprennent de faire peur à Zane et à son père. Et si, comme Lewis l'a découvert à l'intérieur d'un vieux rapport, le volcan de Mako risquait de se réveiller ? Le chantier annulé, tout le monde peut apprécier le concert sous-marin de Carlotta la méduse cantatrice, que les travaux avaient d'abord empêché.

Après avoir été en contact avec une mystérieuse algue bleue, Emma est privée de ses pouvoirs et de sa nature de sirène. Elle redécouvre le plaisir d'être 'normale', et renoue avec son ancienne passion en rejoignant l'équipe de natation synchronisée qui doit faire un show pour la Fête du solstice d'été. Mais, alors qu'elle délaisse un peu ses deux amies sirènes, elle est bientôt prise d'étranges tics nerveux qui la mettent dans des situations délicates. Lewis fait des recherches et découvre qu'il s'agit sans doute des effets secondaires de l'algue. Cléo et Rikki tentent alors de retrouver l'algue pour que Lewis puisse mettre au point un antidote avant que les maux d'Emma ne s'aggravent...

Depuis quelques temps, des sacs plastiques polluent de plus en plus la baie de Dolphin City. Le problème frappe notamment les tortues, qui les confondent avec des algues et s'étouffent avec. Nos trois sirènes, alertées par leur ami tortue Teddy, veulent s'attaquer au problème. Après quelques tentatives infructueuses, Lewis et elles décident d'employer les grands moyens pour émouvoir l'opinion publique : fabriquer un faux reportage avec l'aide de Teddy, et la caméra d'Abby, la rédactrice en chef du blog du collège. Mais la méthode ne va pas être sans risques...

Dolphin City, après avoir été frappé par un violent orage, devient le nouveau Triangle des Bermudes : des bateaux tombent mystérieusement en panne ou s'échouent dans la baie. Les filles, qui voient d'un mauvais œil l'arrivée de journalistes de plus en plus nombreux, enquêtent avec l'aide de Lewis, et découvrent que la foudre a réveillé de mystérieux cristaux : leur champ magnétique perturbe les appareils de navigation. Nos trois sirènes doivent récupérer les cristaux avant qu'un drame ne se produise...

Quand Emma, Cléo et Rikki apprennent que les deux superstars Scarlett Belladonna et Brad Patinson tournent un film à Dolphin City, sous la direction du grand Martin Fabiola, elles font tout pour se faire inviter sur le plateau. Heureusement que Zane a été engagé sur le tournage ! Seule Rikki, trop fière, préfère approcher les stars par ses propres moyens, sous l'eau bien sûr ! Ce qui n'est pas sans risque, car Brad, en pleine scène sous-marine, tombe sur elle et est maintenant certain d'avoir vu une sirène ! Exactement comme son personnage dans le film ! Pourtant la présence de nos trois groupies sur le tournage finira par sauver le film : quoi de mieux en effet qu'une véritable sirène pour remplacer Scarlett Belladonna, malade, pour sa séquence de nage sous-marine ? La chose est risquée, mais libère Cléo d'une timidité bien encombrante.

Murray et Burke sont inconsolables : leur ami Dany le poulpe a disparu ! Cléo découvre par hasard qu'il a en fait été recueilli au Centre Océanique pour participer à une étude scientifique. Murray fait pression sur les sirènes pour qu'elles l'aident à s'échapper et à regagner la mer, mais Dany n'a plus envie de rentrer : en pronostiquant avec succès les résultats des matchs sportifs de la région, il est devenu la nouvelle mascotte de Dolphin City !

Pourquoi ce baleineau s'est-il échoué sur une plage de Dolphin City ? Et d'où vient la migraine dont souffrent les filles ? Tout cela aurait-il un rapport avec le malaise qui frappe les jumeaux dauphins ? Décidées à enquêter, les sirènes tombent sur un bateau de pêche étrange, utilisant une technologie interdite : un radar militaire à basses fréquences. Pendant que Lewis cherche à inventer un appareil pour combattre ces mauvaises ondes, Cléo doit affronter les reproches de son père, qui ne veut plus qu'elle travaille à la clinique. Finalement tout le monde se retrouvera sur la même longueur d'ondes, au large, quand les pêcheurs malfrats auront été empêchés, à la fois par l'invention de Lewis, la solidarité du monde sous-marin, et les garde-côtes appelés par Cléo.

Rikki culpabilise après avoir gâché le dîner au cours duquel son père voulait demander la main de sa petite amie. Pour se racheter, elle décide de retrouver la bague de fiançailles, perdue quelque part en mer.

Des événements inquiétants agitent la petite communauté aquatique de la baie : les poissons-clowns disparaissent sans raison les uns après les autres. Les sirènes tentent de percer ce mystère, pour retrouver leur ami Ziggy, un petit poisson-clown qui fait partie des disparus. Elles remontent bientôt la piste d'un mystérieux plongeur, aperçu dans les parages au moment des disparitions. Et si c'était quelqu'un de leur entourage?...

C'est la St Valentin ! Lewis passe la journée avec Abby, en amoureux... Cléo est folle de jalousie. Elle découvre alors que Lewis a promis à Abby de lui révéler un énorme secret. Et si - aveuglé par l'amour ! - Lewis trahissait Cléo et ses amies en avouant qu'elles sont des sirènes ?! Emma, Cléo et Rikki doivent en avoir le cœur net. Par ailleurs, la St Valentin provoque aussi des remous dans les profondeurs : Burke est amoureux de Sue !

Les habitants de la Baie sont bouleversés: un des jumeaux dauphins, Robby, a disparu, enlevé par un bateau inconnu. Bernie appelle au secours nos trois sirènes, qui se baladent dans Dolphin City, en fête pour l'arrivée de l'été. Mais pourquoi enlever un dauphin? Bien malgré elle, Cléo va découvrir que le bijoutier Momoa, censé élever des perles dans d'immenses parcs à huîtres au fond de la baie, se livre à une toute autre activité. C'est lui qui détient Robby et utilise pour son trafic les capacités exceptionnelles des dauphins. Bobby, l'autre jumeau, va retrouver sa trace, et avec Lewis, Emma et Rikki, tenter de délivrer Robby et Cléo, prisonniers de ce dangereux personnage.

Cléo créée d'énormes boules d'eau de deux mètres de haut pendant son sommeil. Ces boules d'eau se baladent en lévitation dans Dolphin City, provoquant des accidents. Cet étrange phénomène est le résultat de l'inquiétude de Cléo pour son père, envoyé en mission au large. Et si les inquiétudes de Cléo étaient fondées ?... En effet, le père de Cléo est victime de pêcheurs hors-la-loi dont le bateau sillonne la région.

Les filles trouvent des œufs de tortue sur la plage de Dolphin City. Ne pouvant les déplacer, elles entreprennent de monter des tours de garde pour veiller sur eux jusqu'à l'éclosion. Mais c'est sans compter sur la peste Miriam et Zane, qui ont organisé une petite fête sur la plage... Pendant ce temps, sous l'eau, Bernie, ne supportant plus les nuisances de ' voisinage ' aux abords de chez lui, décide de quitter momentanément sa caverne pour prendre un peu de repos. Murray et le gang des vandales en profitent pour élire domicile chez lui...

La Sirène Blanche est en danger ! Son sanctuaire, le galion d'Edward le Cruel, est sur le point d'être découvert par le célèbre explorateur Stanley Finch. Les filles décident de l'empêcher, mais détournent son attention vers le lugubre cercle de pierres, qui lui lance une malédiction : Stanley se prend maintenant pour Edward le pirate ! Mission complexe : rendre à l'explorateur sa personnalité avant qu'il sème la terreur en ville, trouver une solution pour cacher le galion, et empêcher Emma, à présent serveuse au Juicy Bar, de craquer sous les provocations de Miriam... Lewis a la solution : il refait vivre à Stanley un épisode de son passé qui lui rend sa personnalité. Quant au galion, les effets magiques de la pleine lune et du chant envoûtant de la Sirène Blanche permettent aux sirènes et aux habitants de la Baie de déplacer l'épave jusqu'à un lieu secret, son nouveau sanctuaire...

Après avoir été emporté par un courant dans le cercle de pierre, Rikki est victime d'un terrible ensorcellement : elle ne peut plus retrouver ses jambes ! Pour briser ce sortilège, elle doit attendre la pleine lune dans trois jours. Trois jours durant lesquels Rikki va devoir vivre sous l'eau, 24h/24h, avec les poissons ! Tandis que son père - convaincu qu'elle a fait une fugue - s'inquiète de plus en plus.

La Baie se prépare à une grande effervescence : c'est bientôt la première édition du grand concours de robotique organisé par l'Université de Dolphin City. Les épreuves se dérouleront sous l'eau, et Lewis meurt d'envie de gagner la belle récompense : une inscription en faculté de sciences ! Manque de chance, Zane aussi a décidé d'y participer, et fidèle à lui-même, il compte bien tricher. C'est bien beau tout ça, mais les filles vont devoir prévenir leurs amis sous-marins : qui sait comment vont se comporter les robots de ces bricoleurs du dimanche ? Si l'on ajoute à cela la curiosité de Teddy la tortue, qui s'ennuie tellement qu'il accepterait un robot pour ami, et l'idée machiavélique de Zane de doter son robot d'un rayon destructeur, on obtient une nouvelle aventure à haut risque pour nos trois sirènes...

Elliott, ayant aperçu par hasard la queue de Rikki dans l'eau, pense qu'il s'agit d'un monstre marin, et en parle à tout le monde. Pour dissiper les soupçons, les filles et Lewis décident de faire croire à un canular en construisant un faux monstre. Mais dans la baie, c'est déjà l'effervescence : tout le monde veut voir le fameux ' monstre de Dolphin City '... Pendant ce temps, sous l'eau, Bernie, blessé à la patte, attend en vain les filles qui lui ont promis de venir l'aider, ignorant tout de la situation à la surface. Murray en profite pour semer le trouble dans son esprit et le faire douter de l'amitié des filles, dans le but de l'enrôler au sein du gang des vandales...

Les Vandales mettent à exécution un plan machiavélique : ils ont engagé une horrible bande de méduses urticantes pour semer la terreur dans la Baie. Mais les sirènes ont du mal à faire front : Rikki, injustement accusée d'avoir déclenché l'alarme-incendie du collège, est consignée chez elle, et Cléo est réquisitionnée pour soigner les baigneurs brûlés par les méduses. Avant de reconquérir la Baie désertée par ses habitants sous-marins, les sirènes devront innocenter Rikki, et découvrir la véritable coupable : Miriam, qui voulait manquer les cours pour faire les soldes ! Elles pourront alors lutter contre les Vandales et leurs méduses, en se découvrant un allié inattendu : la redoutable pieuvre géante, réveillée de méchante humeur par la présence des méduses, se met à les chasser impitoyablement. Fin de règne pour les Vandales !

Une éclipse de lune fait perdre à Cléo son pouvoir !! Lewis tente de faire appel à la science pour lui redonner son pouvoir, mais se heurte à de nombreuses difficultés... ! Pendant ce temps, Teddy la tortue, qui n'arrête pas de faire de mauvaises farces, s'attire les foudres de Bernie et des autres animaux de la baie. Alors, lorsqu'il tente de les prévenir qu'un volcan sous-marin menace la baie de Dolphin City, personne ne veut plus le croire ! Il parvient enfin à avertir les filles. Mais sans le pouvoir de Cléo, elles se sentent bien impuissantes...

Stanley Finch, le célèbre savant, revient à Dolphin City avec un petit sous-marin de poche révolutionnaire. Il est bien décidé - cette fois-ci ! - à trouver le galion d'Edward le cruel. Lewis se fait engager comme assistant dans le petit sous-marin pour l'en empêcher. Mais il provoque un accident et le sous-marin reste coincé au fond de l'eau. Lewis a laissé un message à Emma pour lui dire où il était. Il espère que ses amies vont venir le sauver. Ce qu'il ne sait pas, c'est qu'Emma s'est fait voler son portable...