Історія розгортається навколо двох братів, Канби та Шоми, старшокласників. Вони опинилися у важкій ситуації, коли у їхньої молодшої сестри Хімарі діагностували невиліковну хворобу. Однак вона дивом повертається до життя після того, як одягає капелюх у формі пінгвіна. В обмін на цей другий шанс на життя брати отримують завдання знайти таємничий "Penguindrum" - надприродну істоту, пов'язану з капелюхом.
Коли вони вирушають на пошуки, історія заглиблюється в теми сім'ї, долі та таємниць, прихованих у їхньому власному минулому. Оповідь також досліджує поняття жертовності та те, на що готові піти брати, щоб врятувати свою сестру.