Barbie é Lumina uma linda sereia, que sonha em ser uma princesa. Desde pequena, Lumina tem um poder mágico de fazer as pérolas dançarem e brilharem. Ela e sua melhor amiga Tuca, um cavalo-marinho cor-de-rosa, embarcam em uma aventura ao fantástico reino das sereias. Lá, ela ajuda suas amigas com seus poderes incríveis, criando penteados lindos para o Baile Real. Lumina então descobre que suas pérolas mágicas são a chave para desvendar seu verdadeiro destino e salvar para sempre o reino das sereias.

Baseado na música de Tchaikovsky e no adorado conto de fadas, o filme traz Barbie como Odette, a jovem filha do padeiro que segue um unicórnio até a Floresta Encantada. O malvado feiticeiro Rodrigo – que pretende derrotar sua prima a Fada e tomar a Floresta, transforma Odette em cisne. A Fada Rainha consegue amenizar o feitiço fazendo com que Odette seja humana à noite e cisne de dia. Odette percebe que, mesmo que sinta ser a pessoa errada para a tarefa, é seu destino salvar a Floresta Encantada. Mas como pode uma garota armada apenas de sua coragem, honestidade e inteligência conseguir isso, tudo enquanto o belo Príncipe Daniel se apaixona por ela?