Shinryaku! Ika Musume sigue a Ika Musume, una chica calamar que emerge del océano después de que años de contaminación humana hayan dañado el mar y jura castigar a la humanidad por su descuido. Dotada de los poderes clásicos de un calamar —tentáculos en el cabello, capacidad de escupir tinta y bioluminiscencia—, se dirige a la orilla decidida a iniciar su conquista del mundo de la superficie.
Su primer objetivo es Lemon Beach House, un restaurante junto al mar regentado por las hermanas Aizawa, Eiko y Chizuru. Convencida de que será un primer paso fácil hacia la dominación mundial, Ika Musume les declara la guerra de inmediato, solo para descubrir que está, literalmente, como pez fuera del agua. Tras romper parte de la pared de la casa de playa mientras presume de su superioridad calamar, se ve obligada a trabajar como camarera para pagar los daños, lo que deja en pausa sus planes de conquista.
Lejos de seguir siendo una invasora, Ika Musume va adaptándose poco a poco a su extraña nueva vida en tierra firme. Disparatada y divertida, Shinryaku! Ika Musume sigue su día a día en Lemon Beach House mientras crea recuerdos valiosos, conoce a gente nueva y empieza a sentirse, de forma inesperada, como en casa. Con sus nuevas amistades, Ika Musume continúa empeñada en arrasar el mundo, un plato de espaguetis con tinta de calamar a la vez.
