Na véspera de Natal, Hana, Gin e Miyuki estão à procura de presentes entre montes de lixo quando encontram um bebé abandonado numa fria noite de inverno. Chocada com a visão lastimável, o instinto maternal de Hana aflora e ela insiste em encontrar a mãe biológica do bebé para exigir uma explicação. Nomeando o bebé de Kiyoko, que significa criança pura, começam a sua busca usando as possíveis pistas deixadas ao lado dela: uma chave misteriosa e uma única nota. No entanto, os seus planos são rapidamente postos em desordem quando se veem apanhados numa série de eventos sem precedentes. Tokyo Godfathers acompanha a jornada do trio enquanto permanecem juntos em todas as situações, na esperança de entregar Kiyoko à sua verdadeira casa e encontrar o seu próprio milagre de Natal.