Gin, um alcoólico de meia-idade, Miyuki, uma adolescente em fuga, e Hana, uma mulher trans, formam uma improvável família de pessoas em situação de sem-abrigo nas ruas de Tóquio. Na véspera de Natal, enquanto vasculham o lixo, encontram uma bebé recém-nascida num caixote, a quem Hana dá o nome de Kyoko. Com apenas algumas pistas sobre a identidade da criança, os três partem numa viagem pela cidade em busca dos pais do bebé. Inspirado pela história bíblica dos Três Reis Magos e pelo western Three Godfathers, de John Ford, Tokyo Godfathers marca uma viragem na obra de Satoshi Kon, revelando um registo mais caloroso e humanista.