Podczas gdy całe Edo gromadzi się, by zobaczyć prace znanego malarza Hokusai, jego córka O-Ei ciężko pracuje w jego pracowni. Jej mistrzowskie portrety, grafiki smoków i szkice erotyczne – sprzedawane pod nazwiskiem jej ojca – są pożądane zarówno przez lordów z wyższych sfer, jak i czeladników. Publicznie nieśmiała i powściągliwa, w studio O-Ei jest równie zuchwała i nieskrępowana jak jej ojciec, paląc fajkę i szkicując rysunki, od których rumienią się współczesne Japonki. Ale pomimo tego zaciekle niezależnego ducha, O-Ei zmaga się z dominującym wpływem swojego ojca i jest wyśmiewana za brak życiowych doświadczeń, które próbuje przedstawić w swojej sztuce. Tętniące życiem Edo (dzisiejsze Tokio) w "Miss Hokusai" przepełnione jest demonami yokai, smokami i przebiegłymi handlarzami, a relacje O-Ei z jej wymagającym ojcem i niewidomą młodszą siostrą stanowią emocjonalne podłoże dla tego pięknie animowanego filmu o dorastaniu.
Wielokrotnie nagradzany reżyser Keiichi Hara („Colorful”) i japońska potęga produkcyjna Production I.G (twórcy „Ghost in the Shell”) przedstawiają niezwykłą historię córki jednego z najsłynniejszych artystów w historii.
