为了阻止人类对海洋环境的破坏，海洋生物学研究生小凡在刘轩资助下，深入到上古人鱼族栖息地，寻找一种被称为“共情”的基因。小凡的行动受到了新人鱼守护者的重重阻碍，幸亏得到美人鱼香香的帮助，才得以生存。为得到更多线索，小凡被注入了香香昔日爱人郑新的DNA，并获得了他的记忆，小凡和香香的关系越发复杂和微妙。同时，新人鱼人类学家对小凡这个实验对象产生了兴趣，利用人类沟通的弱点，造成小凡对香香产生了怀疑。香香为证实自己真诚帮助小凡的愿望，带小凡来到上古人鱼族的长老会——北冥。小凡得到了“共情”基因，香香却为此付出了生命。得知真相后小凡痛不欲生，也才意识到自己对香香的感情和郑新的记忆无关，他将“共情”基因打入自己体内，并将理解他人，爱护动物，保护环境的精神传播给人类。