Με τους γονείς τους να έχουν φύγει, τα δίδυμα αδέρφια Kanba και Shouma ζουν ολομόναχα μαζί με την μικρή τους αδερφή, την Himari, η οποία πάσχει από μία ανίατη ασθένεια. Μια μέρα, το νοσοκομείο δίνει άδεια στην Himari και μαζί με τα αδέρφια της πηγαίνουν βόλτα στο ενυδρείο για να γιορτάσουν. Εκείνη την μέρα η Himari χάνει την μάχη για τη ζωή όμως, σαν από θαύμα, επανέρχεται με την βοήθεια ενός μαγικού καπέλου. Για αντάλλαγμα, το καπέλο ζητάει από τα δύο αδέρφια να του φέρουν ένα αντικείμενο με το όνομα Penguindrum. Κατά τη διάρκεια αυτής της αναζήτησης, ένα κουβάρι αποκαλύψεων ξετυλίγεται και ένα τρομερό γεγονός που συνέβη πριν πολλά χρόνια φαίνεται να συνδέεται με αυτά τα τρία αδέρφια. Τι είναι όμως το Penguindrum και γιατί είναι τόσο σημαντικό;