Akcja Mushi-uta rozgrywa się w niedalekiej przyszłości. Na dziesięć lat przed rozpoczęciem fabuły zaczęły pojawiać się dziwne, owadzopodobne istoty zwane „Mushi”. Mushi te mogą pożerać sny i myśli ludzi, w zamian przyznając im nadprzyrodzone zdolności. Bohater, Daisuke „Kakkou” Kusuriya, poznaje młodą dziewczynę o imieniu Shiika Anmoto. Stopniowo para ta staje się bardzo bliska. Jednak, bez wiedzy Kakkou, Shiika jest uciekinierką z tajnego ośrodka detencyjnego o nazwie GARDEN, który zamieszkiwają osoby posiadane przez Mushi, zwane Mushitsuki. Zbrojne skrzydło GARDEN, Biuro Specjalnych Operacji Ochrony Środowiska, wysyła swojego najlepszego zabójcę, aby schwycić Shiikę. Ich misja napotyka jednak opór ze strony grupy oporu Mushibane, dowodzonej przez enigmatyczną „Biedronkę”.