La Srta. Chatham predice que esta noche la luna llena tendrá un efecto mayor de lo normal. El padre de Zane está involucrado en la investigación de la bióloga y han colocado cámaras en el fondo del mar alrededor de la isla de Mako. No tardan en identificar a las chicas. 

La bióloga marina, la Dra. Deyman, ha vuelto y su barco está anclado cerca de la isla de Mako. No tarda en hacer un gran descubrimiento que la lleva rápidamente tras la pista de las chicas.. Emma da un disgusto a su familia cuando anuncia que este verano no irá con ellos de vacaciones.

Lewis ha fabricado una loción impermeable con la que las chicas podrán ir tranquilas a la fiesta de fin de curso que ha organizado Emma. Al rato de echársela, la loción produce un efecto indeseado en las chicas y tienen que abandonar la fiesta.

Al descubrir el secreto de Rikki, Emma y Cleo la obligan a elegir: ellas o Zane. Pero Rikki les demostrará que pueden seguir confiando en ella. Zane invita a Rikki a una comida de negocios de su padre a la que también asiste Emma con sus padres.

Zane encuentra una pista sobre la criatura marina que le lleva a buscar el barco hundido de la Srta. Chatham. Al llegar al barco, Zane ve salir de allí una sirena pelirroja. Rikki acepta salir con Zane para evitar que siga investigando y llegue a descubrirlas.

Este año Cleo no va con Lewis al concurso de pesca para no mojarse, pero le echará una mano cuando la necesite. Rikki y Zane tienen otro encuentro casual y esta vez se quedan encerrados a solas en una terraza. 

Ángela viene a pasar unos días a casa de sus primas Cleo y Kim. Ángela aprovecha que sus primas están continuamente discutiendo para manipularlas y salirse con la suya. Pero Ángela termina metiendo en un serio problema a Cleo cuando un pelícano aparece en la bañera de casa. 

Zane tiene pesadillas con la criatura marina que le salvó la vida y acude al padre de Cleo, que es pescador y conoce las aguas. La luna llena de esta noche afecta a Rikki, que escapa a la isla de Mako. Allí la encuentra Zane, que está buscando pistas de la criatura.

La lluvia sorprende a las tres amigas en casa de Emma. A Cleo se le ocurre fingir que están enfermas. Deben mentir si quieren protegerse del agua. Usando sus poderes hacen creer a la madre de Emma que están muy graves, y esto provoca una situación de emergencia en la casa y en el barrio.

Cleo pasa mucho tiempo en el parque marino porque está ayudando a un delfín a integrarse; sin embargo, siempre la ven con Zane y todos creen que son novios. Todos están dispuestos a boicotear este romance sin sentido.

El jefe de Emma está muy contento con su trabajo en el JustNet y le confía toda la responsabilidad del café durante un fin de semana. Rikki trabaja de camarera para poder pagarse un concierto y Miriam, que quiere boicotearles el trabajo, termina congelada en la cámara frigorífica.

Emma conoce a la Sra. Chatham, la mujer misteriosa, a quien confiscan el barco en el que vive. Emma la lleva a su casa mientras todo se resuelve. Zane se hunde en el barco por accidente y Emma le salva la vida.

Esta noche hay luna llena y Lewis pasa la noche con las chicas para evitar que caigan bajo su hechizo. Sin embargo, la luna provoca algo increíble en Cleo. hace que su canto hechice a todo el que la escucha y todos los adolescentes se enamoran de ella.

Emma acepta ser la entrenadora de Byron para el campeonato de natación porque quiere darle un escarmiento a Zane, pero también porque Byron le gusta. Mientras, Rikki se centra en boicotear todos los estudios de Lewis para averiguar todo lo posible sobre la mutación de las sirenas.

El padre de Zane es patrocinador y jurado en un concurso de cortos que se celebra todos los años. En esta ocasión el tema es "héroes" y Emma quiere hacerlo sobre su madre. Rikki busca otra alternativa y piensa filmar los tiburones de la isla de Mako.

Rikki suministra peces exóticos a un desconocido creyendo que este los protege de la extinción. Cuando se da cuenta del engaño, le hará pagar por ello. Sus amigas tendrán que frenar la sed de venganza de Rikki, que está dispuesta a dar un buen escarmiento a ese ladrón sin escrúpulos.

La Dra. Denman es una bióloga marina especializada en mutaciones de mamíferos acuáticos y Lewis consigue ser su ayudante; así podrá analizar en su laboratorio una muestra de ADN de Cleo. Pero las chicas temen que Lewis no sepa proteger su secreto y que la bióloga las descubra.

La misteriosa mujer advierte a Cleo del peligro de la luna llena, pero Emma cae bajo su hechizo justo en la fiesta que hace días le prepara a su padre. En mitad de la fiesta, Emma se convierte en sirena y nada hasta la isla de Mako. Sus amigas pasan la noche tratando que nadie la descubra.

Rikki se queda al cuidado del hermano de Emma, Elliot, que está entrenando surf. Elliot entra en el mar sin permiso y Rikki se zambulle para salvarle.

Emma lleva a Lewis hasta la isla para que investigue el lugar en el que empezó todo y averiguar lo que ocurrió aquel día. Cleo lo ha escrito y dibujado todo en su diario y este ha caído en manos de su hermana pequeña, Kim. Kim no tarda en convencer al hermano de Emma para airear el secreto.

Cleo no quiere dejar su trabajo en el delfinario del Zoo; allí conoce a una misteriosa mujer que se acerca a ella y parece conocer su secreto. Emma se acerca nadando a la isla para tratar de averiguar algo más sobre lo que les ha ocurrido.

Cleo no consigue contagiarse de la emoción de sus amigas, que creen que son increíblemente afortunadas por lo que les está ocurriendo. Sin embargo, solo siendo sirena podría ayudar a desenmascarar a un pescador ilegal, y así ayudar a las tortugas que caen en sus redes.

Cleo se empeña en hacer su vida normal y se presenta sola en una fiesta de piscina. Sus amigas envían a Lewis para que la proteja, pero ya es tarde. Ahora Lewis sabe el secreto de las sirenas y promete guardarlo. Rikki ya ha descubierto por fin su propio poder: el calor.

Cleo y Emma son amigas del instituto. Cuando Cleo está en un apuro en una lancha, Rikki, que es nueva en el instituto, la ayuda. Encuentran a Emma y las tres en la lancha terminan en una isla desierta. Un accidente hace que Cleo caiga entre las rocas y allí sus vidas cambiarán para siempre.

Rikki ve en un escaparate un colgante como el de Cleo y la Srta. Chatham les habla de su pasado, de los colgantes y de sus compañeras sirenas. Rikki quiere comprarlo pero Miriam se adelanta para fastidiarla. Zane interviene para recuperar el colgante y Miriam lo tira al mar.