A história é dividida em duas partes. Na Holanda em 1853, e no arquipélago de ilhas em 2012. Na Holanda, o grupo persegue um garoto do grupo que se recusa a seguir viagem com eles. O mesmo garoto aparece depois com um conhecimento cietífico bem avançado, mesmo ele sendo apenas uma criança. O grupo finalmente chega ao destino : uma artista que infelizmente já está morta. E com ela encontram outro garoto que jura impedi-los. No arquipélago, Chitto e Helga aparecem tentando fugir de um orfanato, e são ajudados por Thoma. Helga mostra a Thoma as pinturas que ela faz há muito tempo. E essas pinturas são as mesmas que a pintora da Holanda de 1853 fazia. Parece que as "Crianças de Béfort" vão querer ir atrás de Helga. Mas como Helga pode desenhar essas pinturas que ela nunca viu? São mistérios que só podem ser descobertos vendo o anime.
Vinda de um conto de fadas, a desajeitada, doce e gentil Ahiru (que em japonês significa “pato/pata”) demonstra ser uma improvável protagonista.
E, de fato, Ahiru é na realidade apenas uma criatura mágica assim como os gatos e crocodilos falantes que habitam sua cidade – E no caso, Ahiru é realmente uma pata transformada em humana por um misterioso homem, chamado Drosselmeyer. Com o desenrolar, Ahiru logo descobre as razões de sua existência. Usando seu pingente mágico, Ahiru é capaz de se transformar na Princess Tutu – uma linda e talentosa bailarina, cuja dança alivia os tormentos dos corações que a veem. Com sua recém-descoberta habilidade, Ahiru aceita o desafio de coletar os fragmentos do coração de seu príncipe, que ele despedaçou há muito tempo para selar um demoníaco corvo para sempre. Princess Tutu é um conto sobre heróis e suas batalhas contra o destino. Suas crenças, seus sentimentos e suas ações que irão determinar se esse conto irá ou não alcançar o status de “Felizes para Sempre”.