Очередные летние каникулы школьницы Руки Азуми превращаются в захватывающий детектив с элементами сверхъестественных явлений. В первую очередь, связано это с появлением в городе двух загадочных братьев Уми и Сора. Оказывается, парни выросли среди открытого моря, а их детство связано с обитателями подводного мира. В то же время на Землю упал метеорит, после чего начали происходить странные вещи с рыбами и местами их обитания.

Дети моря стал четвертым полнометражным аниме для режиссера Аюму Ватанабэ, который обычно работает над мультсериалами. Это первый мультипликационный фильм в карьере сценариста Дайсукэ Игараси. Продюсером фэнтези выступила Эико Танака (Детройт, город металла, Ведьмина служба доставки). Танака ранее сотрудничала с композитором Дзе Хисаиси во время создания аниме Мой сосед Тоторо. Автор музыкального сопровождения также готовил материал к известному мультфильму Унесенные призраками.

Имена для братьев Уми и Сора были подобраны не случайно. Именно так на японском языке звучат слова море и небо. Изначально Сора должен был говорить голосом Аиру Кубодзуки. К сожалению, актер озвучки столкнулся с проблемой ломки голоса, в связи с чем ему по собственному желанию пришлось покинуть проект.