Sebiji batu pounamu yang merupakan hati dewi pulau, Te Fiti, telah dicuri oleh seorang lelaki separa dewa angin dan laut, Maui, yang merancang untuk menghadiahkannya kepada manusia. Semasa Maui mahu melepaskan diri, dia diserang oleh Te Kā, raksasa lahar, menyebabkan mata kail ajaibnya dan hati Te Fiti jatuh ke dalam lautan dan lesap.

Seribu tahun kemudian, Moana, seorang anak perempuan dan juga waris ketua kampung di pulau Motunui, sebuah pulau di kepulauan Polinesia, telah dipilih oleh lautan untuk menerima hati itu, tetapi terjatuh ketika bapanya, Tui, datang untuk membawanya pulang. Tui bertegas menyatakan bahawa pulau itu menyediakan segala keperluan penduduk kampung. Beberapa tahun kemudian, satu bencana menimpa pulau tersebut yang mana ikan-ikan menjadi sukar didapati dan tanaman di pulau itu mulai mati. Moana bercadang untuk berlayar melepasi terumbu karang bagi mencari lebih banyak ikan. Tui menolak cadangannya itu, dengan menyatakan bahawa berlayar melepasi terumbu karang adalah dilarang.

Nenek Moana, Tala, menunjukkan Moana sebuah gua rahsia di belakang air terjun di mana Moana menjumpai kapal layar di dalamnya dan dia mendapati bahawa leluhurnya merupakan pelayar yang berkelana dan menemui pulau-pulau baru di serata dunia. Tala menjelaskan bahawa mereka berhenti berlayar kerana Maui telah mencuri hati Te Fiti menyebabkan raksasa-raksasa muncul di dalam laut. Tala kemudiannya mengatakan kuasa kegelapan Te Kā telah tersebar dari pulau ke pulau, perlahan-lahan membunuh mereka. Tala memulangkan hati Te Fiti yang dijumpainya kepada Moana setelah Moana menjatuhkannya.

Tala jatuh sakit, dan dengan nafas terakhirnya, dia memberitahu Moana agar bersedia untuk berlayar. Moana dan ayam jantan peliharaannya, Heihei, berlepas untuk mencari Maui. Seekor ikan pari manta, jelmaan Tala, mengikutinya. Setelah ombak taufan menterbalikkan kapal layarnya dan membuatkan dia tidak sedarkan diri, dia terbangun pada keesokan paginya di sebuah pulau yang dihuni oleh Maui, yang memerangkap Moana di dalam sebuah gua dan mengambil kapal layarnya untuk pergi mencari mata kail miliknya. Sebaik sahaja Moana dapat melepaskan diri dan mengejar Maui, Moana cuba untuk memujuk Maui supaya mengembalikan hati itu, tetapi Maui menolak, kerana takut kuasanya akan menarik makhluk-makhluk kegelapan.

Lanun kelapa yang hidup dikenali sebagai Kakamora mengelilingi kapal layar mereka dan merampas hati itu, akan tetapi Moana dan Maui berjaya mendapatkannya semula. Maui bersetuju untuk menolong mengembalikan hati itu, tetapi hanya apabila dia berjaya mendapatkan semula mata kailnya yang tersembunyi di Lalotai, Alam Raksasa. Di Lalotai, mereka berjaya mendapatkan mata kail itu dengan memperdayakan Tamatoa, ketam kelapa gergasi, yang mengumpul harta karun laut yang jarang ditemui. Moana menggunakan teritip yang diserupakan dengan hati Te Fiti untuk memperdayakan Tamatoa. Maui mengajar Moana cara untuk mengemudi kapal layar dengan betul. Mereka tiba di Te Fiti, ketika Te Kā menyerang. Maui terlebih menggunakan kuasanya dan Te Kā merosakkan mata kailnya serta menolak kapal layar mereka jauh ke tengah laut. Maui Akhirnya bosan dengan rayuan Moana dan takut jika kembali untuk melawan Te Kā akan memusnahkan mata kailnya, Maui yang marah meninggalkan Moana.

Dengan penuh kekesalan, Moana merayu kepada lautan untuk mengambil hati itu dan memilih orang lain untuk mengembalikannya kepada Te Fiti. Roh Tala datang kepadanya dan memberi semangat kepada Moana supaya mencari seruan sebenar dari dalam dirinya. Moana yang terinspirasi mendapatkan semula hati itu dan kembali ke Te Fiti sendirian. Maui yang telah berubah hati, kembali dan mengalih perhatian raksasa lahar, tetapi mata kailnya musnah dalam pertarungan. Menyedari bahawa Te Kā sebenarnya ialah Te Fiti yang jahat tanpa hatinya, Moana meminta lautan untuk membuat laluan supaya Te Kā dapat datang kepadanya. Moana kemudiannya menyanyikan sebuah lagu untuk membantu Te Kā mengingati kembali siapa diri sebenarnya. Te Kā akhirnya membenarkan Moana meletakkan hatinya kembali ke tempat asalnya. Te Fiti kembali dan memberikan sebuah kapal layar yang baru kepada Moana dan sebentuk mata kail ajaib yang baru kepada Maui sebelum kembali kepada bentuk pulaunya yang asal.

Dalam babak pasca-kredit, Tamatoa, yang terbalik semasa Moana dan Maui melepaskan diri, memberitahu penonton bahawa mereka akan menolongnya jika dia ialah ketam Jamaica yang bernama Sebastian.