Moyashimon ist eine Komödie, die sich um das Collegeleben eines jungen Agronomie-Studenten namens Tadayasu Sawaki dreht, der eine besondere Begabung hat: Sawaki kann Mikroorganismen wie Mikroben mit bloßem Auge sehen. Er sieht diese aber nicht realistisch, wie bei Aufnahmen eines Elektronenmikroskops, sondern als kleine knuddelige Kreaturen, die mit ihm kommunizieren können.

Die Handlung beginnt mit dem ersten Tag von Sawaki an der Universität für Landwirtschaft in Tokio. Er ist zusammen mit seinem treuen Freund Kei Yûki dort und wundert sich, wieso so viele Polizisten auf dem Gelände anwesend sind. Da Sawaki vom Land kommt, glaubt er, es handle sich um eine "städtische" Sache. Durch verteilte Flyer finden beide Studenten heraus, dass eine ältere Studentin namens Hasegawa vermisst wird. Beim durchforsten des weiten Universitätsgeländes, stoßen beide auf einen kleinen Wald, wo Sawaki in der Luft plötzlich viele Bakterien schweben sieht, die für Verwesung zuständig sind.