《蓝色大海的传说》取材于韩国最早民间故事集《于于野谭》中歙谷县令金聃龄将被渔民捕获的人鱼放归大海的人鱼传说。

前世在1598年8月的江原道歙谷县，县令金聃龄救了一条美人鱼。人鱼向金聃龄讲诉自己在童年及少年时期与他之间发生的故事。

时光穿梭到现代，金聃龄转世成了一名技艺高超的骗子许俊宰。他在西班牙偶遇化身成人的人鱼，为了骗到她手腕上的翡翠玉镯，带她体验正常的人类都市生活。在许俊宰偷到她的手镯后，本打算抛弃人鱼，但最后又于心不忍，回来将无家可归的人鱼带回住处。

然而，许俊宰在韩国曾诈骗过明洞投资公司，骗局被识破后遭到雇主派来的人追捕，二人被逼到悬崖，人鱼拉着许俊宰跳入悬崖下的大海，许俊宰因为人鱼水下的亲吻而失去了关于人鱼的记忆。

人鱼为了完成和许俊宰的约定来到首尔，并与他在63大厦相遇，可许俊宰没有认出她。之后在首尔水族馆再次相遇，许俊宰虽失去记忆，但还是让无家可归的人鱼住在自己家里，两人的“同居”生活就此开始，许俊宰还给人鱼起名为沈清。在慢慢相处中，他们的关系越来越近。

沈清在海边遇到了同为人鱼的郑勋，郑勋向她传授人鱼赚钱的方法，并告诉她人鱼来到陆地后生命是有限的，唯一能存活的方法就是让心爱的男人也爱上自己，之后郑勋突发心脏病去世，沈清因此受到触动，想要回到大海。而许俊宰表示现在有了未来喜欢沈青的计划，不让沈清离开。

另一方面，许俊宰的继母姜瑞熙为了拿到继承权，委托杀手马大英杀掉许俊宰。马大英假扮许俊宰父亲许日中的司机与他相约见面，关键时刻，许俊宰的朋友赵南斗救下了他。

之后，许俊宰以拍戏为由让沈清与他假扮财阀，沈清由此知道了许俊宰是骗子，非常伤心，并用心里的声音告诉许俊宰自己是人鱼的秘密，许俊宰的脑海里不断闪现出两人在西班牙的画面和古代的画面，然后恢复了所有记忆，他也答应沈清不再骗人。

马大英绑架了沈清，得知了她是美人鱼的秘密，许俊宰和警察及时赶到救出了沈清，但马大英逃脱了。许俊宰的大学同学车诗雅在韩国科学研究院工作，其团队在海底打捞到了一批文物，许俊宰通过文物得知自己是金聃龄的来世，并通过催眠恢复了前世金聃龄的记忆。

与此同时，姜瑞熙买通律师篡改了许日中的遗书，将遗产全部由自己和儿子许智贤继承，并安排马大英担任许日中的贴身助理，偶然中许致贤知道了马大英就是自己的父亲。

许日中无意得知姜瑞熙的真实身份是曾经杀死两任丈夫的姜智贤，被姜瑞熙发现后杀人灭口，在沈清的帮助下警察将姜瑞熙绳之以法。马大英想利用水使沈清现出人鱼真身，危急关头被及时赶到的警察抓走。

许俊宰听到了人鱼沈清的心声，了解到如果自己不能继续爱沈清，沈清的心脏就会停止的事实，感到非常自责。沈清因为之前替许俊宰挡枪，所以经常心口疼痛，而许俊宰也知道了自己和人鱼在一起的时间不多了，于是将刻有聃龄名字的玉镯戴在了人鱼手上，并求她不要删除自己的记忆，最后沈清删除了每个朋友的记忆，离开了首尔回到大海。

三年后，沈清和许俊宰再次见面，许俊宰通过日记想起了两人经历的点点滴滴。最终，许俊宰通过了实习期成为了一名检察官，申请去偏远的海边任职，和沈清开始了幸福甜蜜的新婚生活。