อาโอยามะเด็กชายวัยประถมสี่ผู้ชื่นชอบการจดบันทึก เขาจดทุกเรื่องที่พบเห็นหรือสงสัยลงในสมุดบันทึกประจำตัว วันหนึ่งเขาพบเหตุการณ์ประหลาดในเมืองที่อาศัยอยู่ มีเพนกวินมากมายปรากฏตัวขึ้น ทั้ง ๆ ที่เมืองแห่งนี้อยู่ไกลจากแหล่งที่อยู่อาศัยของพวกมัน เหล่าเพนกวินโผล่มาแล้วก็หายตัวไป สร้างความงุนงงสงสัยให้แก่คนทั้งเมือง อาโอยามะและเพื่อนจึงออกสืบหาที่มาที่ไปของเพนกวินเหล่านี้ แล้วเขาก็รู้ว่าการปรากฏตัวของฝูงเพนกวินเกี่ยวข้องกับพี่สาวที่คลินิกหมอฟันซึ่งอาโอยามะแอบชอบ อาโอยามะพบว่าพี่สาวสามารถเปลี่ยนสิ่งของเป็นเพนกวินได้ แต่ทั้งเขาและพี่สาวกลับไม่รู้ว่าเพราะอะไรเธอจึงมีความสามารถนั้น นอกจากนี้พี่สาวยังสร้างสัตว์ประหลาดชื่อแจ็บเบอร์ว็อกซึ่งออกมาคอยกินเพนกวิน นอกจากเรื่องประหลาดเหล่านี้ กลุ่มของอาโอยามะยังพบลูกกลม ๆ ขนาดใหญ่กลางทุ่งหญ้าในป่า สีสันของมันดูคล้ายทะเล พวกเขาจึงเรียกมันว่าทะเลและเริ่มต้นศึกษาวิจัยเกี่ยวกับมัน จนในที่สุดอาโอยามะก็รู้ว่าทั้งพี่สาว เพนกวิน แจ็บเบอร์ว็อก และทะเล เชื่อมโยงกันเป็นหนึ่งเดียว แต่แล้ววันหนึ่งทะเลก็ขยายขนาดจนใหญ่มหึมาและกลืนกลุ่มนักวิจัยเข้าไป อาโอยามะ พี่สาว และฝูงเพนกวินจึงต้องเข้าไปในทะเลเพื่อช่วยเหลือพวกเขา สุดท้ายเมื่อเรื่องราวคลี่คลาย คงเหลือไว้แต่ประสบการณ์ที่ยากจะลืมเลือน มิตรภาพอันคาดไม่ถึง และการเติบโตขึ้นของเด็กชาย