交通事故で急死した天国のママが、娘である主人公のメルモにミラクルキャンディー（赤いキャンディーと青いキャンディー）を贈る。メルモはキャンディーを食べて赤ん坊や大人、人間以外の様々な動物に変身し、色々な危機を乗り越え、真の大人になっていく。

※担当声優はアニメでのオリジナル版／リニューアル版の順に記載。

渡メルモ（わたり メルモ）

声 - 武藤礼子／川村万梨阿
主人公で小学3年生の少女。事故で亡くなった母親にかわって二人の弟を育てる。
ミラクルキャンディで大人や赤ん坊、老婆、さらには動物に変身をして様々な冒険をし、成長をしていく。
いつも自分のことよりも他人の心配ばかりをし、キャンディを使って他の人達を幸福にしようとする。
幼少の頃、父親と兄もいたと思われるが、この親子はすでに何らかの理由で他界しており劇中ではあまり触れていない。父がいかなる人であったかは、第21話で故人という事が分かる以外全く触れられる事が無い。
名の由来は、変身を意味する「メタモルフォーゼ」から。苗字の「渡」は『アポロの歌』の渡ひろみに由来する。

渡トトオ（わたり トトオ）

声 - 松島みのり／松本さち・長谷部浩一（青年時）
メルモの弟。幼稚園に通う。
アニメ第7話でカエルに変身し、人間に戻れなくなり、カエルの姿で生活することになる。その後、気化した姉のキャンディを吸引して元に戻った。

渡タッチ（わたり タッチ）

声 - 沢田和子（第1～7話）→吉見佑子（第8～26話）／石井直子・保志総一朗（少年時）
メルモの末の弟で、1歳半の赤ん坊。
何度か大人や少年に変身するが、中身は赤ん坊のままだった。

ワレガラス

声 - 北村弘一／西村知道
チッチャイナ国の医師。
日本にやってきてワレガラス医院を開き、メルモ達姉弟の親代わりとなる。メルモに人間とくに女性や動物の性、習性などを教えていく。

渡ひろみ（わたり ひろみ）

声 - 北浜晴子／石井直子
メルモ達の母親。第1話で交通事故で天国に召される。
子供達を心配し、神様に作ってもらったミラクルキャンディを届けるため、幽霊となってメルモのもとに現れる。「もう一度メルモ達と会いたい」と神様に願い出る。

メルモのおばさん

声 - 麻生美代子／津野田なるみ（第1・21話）・山田美穂（第11話）
メルモ達の叔母。母親のひろみとは正反対にメルモ達に対する愛情はなく、ひろみが残した家や生命保険を狙い、何度もメルモの前に現れる。
キャンディで大人になったメルモが死んだひろみに成り済ましたことに驚いて家から逃亡したが、その復讐にトトオを拉致して養子縁組を強引に結ばせようとし、強制労働させたことがある。さらに実は裏社会の人らしい柔和そうな男性と結託してメルモたちを拉致したこともある。

手塚先生

声 - 富山敬（第5話）→伊藤克（第11・12・16・19話）→大竹宏（第17話）／二又一成
メルモの担任の先生。

不思議な力があり、赤いキャンディーを食べると10歳若返り、青いキャンディーを食べると10歳年をとる。

ここでは、主人公である小学生（3年生、9歳）のメルモを基準に、キャンディーを食べた際の効果について記述する。

• 青いキャンディー1つ

子供から一気に19歳の大人の女性になる。姿が変わるのは身体のみで、普段着ている青色のブラウスに黄色いスカートのままキャンディーを食べると、大きく膨らんだ胸や、スカートからはみ出た下着が著しく目立つ格好になる。同じ青いキャンディーを複数食べると中年女性になり、大量に食べると老女になってしまう。
キャンデーを食べると光に包まれながら大人へと変身していく。
姿が変わるのは身体のみなので、大人の姿でも老女でも心は子供のままである。衣類はやや伸びるものの基本的には子供サイズのまま。声は艶のある大人の女性のものである。
大人のメルモ（19歳）は八頭身で、スーパーモデル並みのプロポーションを持つ絶世の美女である。
大人変身時の運動神経は抜群で、大人の男たちを相手に格闘しても勝負は互角である。崖の上から海へと車もろとも転落しそうになった時は、手錠でつながれた男とともに、間一髪で脱出に成功した。
40代の女性に変身したときは中年太りをしていた。
老女のメルモは美しかった面影はない。白髪で皺だらけ、腰は曲がり、ガラガラ声で、豊かだった胸は垂れたおばあさんである。
大人になっても着ているのは子供の服のまま、外見は美しいが中身は子供なので実際の大人の女性に比べてかなりの違和感があり、酒を飲んだり、タバコを吸ったりしない。
中身は子供だが、第2話「ブラ子どこへ行く」で航空会社の客室乗務員の採用試験に合格したり、第11話「あの子をにがすな!」で密輸の証拠の書類を見分け、第19話「メルモの初恋」では自分の担任の教師にメルモの姉と名乗ってデートをしても怪しまれなかったなど、ある程度大人並に知性は向上する。

• 赤いキャンディー1つ

風船がしぼむように体が縮み、髪の色が薄くなり、最終的には産毛がわずかしかない生後数ヶ月の赤ん坊になる。中身は小学生のメルモだが、いくら力を振り絞っても言葉を喋ることができず、さらに全身の筋肉が殆ど育っていない状態になっているので、二足歩行もできない。普段着ている服よりも小さな体になるため、簡単に服が脱げて、青いキャンディーで再び成長する際、裸のまま子供や大人の姿になってしまうこともある。

• 赤いキャンディー2つ以上

食べた瞬間、急速に体が縮んで、赤ん坊どころか誕生前の胎児でも若返りは停まらず、頭や手足が全て引っ込んで受精卵まで小さくなってしまい、誰かが青いキャンディー1つを溶かした水の中にその卵を浸さない限り、元の女の子の姿に戻れなくなる。本編では、第1話「ミラクルキャンディーをどうぞ」でメルモの下の弟であるタッチが、ドサクサにまぎれて自ら青いキャンディーを複数食べ、おむつを付けたまま大人になり、メルモから渡された複数の赤いキャンディーで受精卵になってしまった経緯がある。メルモがタッチの受精卵を水の入ったコップに浸し、青いキャンディーを溶かして元の姿に戻した。
受精卵ないし卵の状態で傷付いた生物を青いキャンディーで成長させると、やや不完全な姿に成長してしまう。本編では、第12話「ひん死の白鳥さん」で白鳥を卵に戻した際には卵に穴が空いたため、穴に青いキャンディーを溶かした水を注いで白鳥に戻したが、白鳥の全身の羽毛のうち三か所に青い模様ができてしまった。

• 赤と青のキャンディー同時に1つずつ

赤いキャンディーの力で受精卵まで小さくなったあと、青いキャンディーの力で卵から再び成長を始め、胎児〜赤ん坊〜幼児を経て元の姿に戻れる。本編では第11話でメルモが悪の組織から逃れるために一時的に受精卵の状態になって姿を隠した。

• 赤いキャンディー1つと少し形を削った青いキャンディー

まず赤いキャンディーの力で受精卵まで小さくなる。そのあと青いキャンディーの力で卵から再び成長が始まるが、赤と青の比率が1:1ではないため、人間以外の別の動物（ネコや犬など）としてある程度の年齢まで成長する。しかし基が人間であるため、特に哺乳類の動物に変身した時は、顔の一部に本来の姿の面影が残る。とは言え受精卵の状態からの完全な変身であるため、DNAレベルで人間だった時の痕跡はなく、メルモの記憶だけがその証しである。当然ながら人間の言葉を話すことはできないが、変身した姿と同等の動物と会話をすることができる。変身時間が長くなれば、徐々に行動が本能に制約されるようになるので危険である。変身前の青いキャンディーと同じレベルに削った赤いキャンディーと、青いキャンディー1つを同時に食べれば、元の人間の姿（小学生のメルモ）に戻ることができる。第5話「もえる無人島」でメスウサギから人間に戻った時は、青いキャンディーを二つ食べていないのに成長が止まらず大人にまでなった。
どんな動物に変身するかは、キャンディーを食べたときのメルモの意思やキャンディーの削り具合、周囲の環境で決まると思われる。魚・イルカに変身した時は、キャンディーを食べて船から海の中に飛び込んだ。
第7話「トカゲ館の一夜」で、メルモの弟であるトトオが青いキャンディーの削り方に失敗し、両生類のカエル（へそが付いているので、厳密には架空の生物である「ヘソガエル」）になってしまう。カエルの姿では固体や液体を口に入れることができなかったトトオは、医者であるワレガラスが気体を使った方法を見つけるまでの数ヶ月間、元の人間の男の子の姿に戻れなかった。気体を使って小動物から人間になる場合は一旦受精卵になるようなこともなく、気体となったキャンディーを吸うと体が元の姿の半分ぐらいまで大きくなり、人間の姿に変わりながら元の大きさに戻る。第13話「クリスマス・メルモ」では、少年・タダオの家を探そうと犬に変身しようとしたメルモがキャンディーの削り具合を間違え、前半分が三毛猫で後半分が犬の奇妙な姿になった。
第15話「メルモと魔術師」ではキャンディーの乱用に怒った天国の神様によってキャンディーの力を停止され、赤毛の犬に変身したメルモがしばらく元の女の子の姿に戻れなくなった。メルモは犬の姿で、家事や弟たちの世話を健気にし続けた。
動物に変身したメルモはなぜか成熟した雌として扱われることが多い。第4話「もえる無人島」でウサギに変身したときは雄のウサギから「子供を作ろう!」と迫られた。第10話「ビリ犬まかりとおる」で犬に変身したときも、野良犬のビリ犬から求愛された。第16話「ぼくは人間だ!!」で、家出したカエルのトトオを探そうと猫に変身したメルモは、猫のカップルに近寄るが　雄猫はメルモに一目惚れし、嫉妬した雌猫に追い払われた。
このほかにも本編ではないが、オープニング映像では美しい牝鹿に変身したメルモがたくましい牡鹿に駆寄り、見つめあったあと彼とキスをするシーンがある。
魚に変身した時は、漁船の網にかかり、冷凍にされそうになったが同じく捕まったタコにキャンディーを飲ませてもらい、冷凍室に入れられる寸前で人間に戻ることができた。魚には手足がなく、ヒレではキャンディーを触れないため。
メルモが変身した動物は、ネズミ、ウサギ、犬、魚、鳩、猫、鹿、イルカなど。

• ミラクルキャンディーの瓶

ミラクルキャンディーは赤い蓋のついた瓶に入っていて、メルモはいつも持ち歩いている。キャンディーは減った分がすぐに増えるようになっている。しかし、第18話で神様が、半年経つと元の数に戻る能力が無くなると言っている。物語が進むに連れて、キャンディーは増えないようになる。
キャンディーの瓶はメルモがどんな危機になっても無くなることはない。キャンディーの力が神様によって止められたことはあったが、キャンディーが瓶ごと無くなったエピソードは無い。ただし、メルモがある事情でキャンディーを一時的に手放したことはあった。16話で猫になったときは、15話で人間に戻れなくなったことを教訓にしたのか、尻尾で瓶をつかんで走りまわっている。それ以外は、瓶も服も変身した場所に放置することが多い。それらが他の人間に見つかれば大騒ぎになるし、キャンディー自体を紛失すれば、ずっと動物の姿でいなければならなくなる。

• その他

ミラクルキャンディーは天国から姿を現したメルモの母親ひろみによって届けられた。ひろみはキャンディーの使い方をメルモに教えると天国へと去っていった。
動物への変身方法は最初からメルモが知っていたのではなく、ワレガラスが思いつき、メルモが試したもの。チッチャイナ国で追っ手から逃れるためにネズミに姿を変えたのが初めての動物への変身である。
コミックスでは青いキャンディーを食べて、女性警察官や客室乗務員などなりたい職業の大人に変身できる。また、卵生の生物の卵の中身に塗料を混ぜてから成長させると、その色が体色に反映される。
第1話・第14話・第18話でタッチは青いキャンディーを食べて大人や少年に変身したが、言葉は話さず中身は赤ん坊のままだった。第13話でメルモは駅に捨てられた赤ん坊をキャンディーの力で少年にしたが、メルモと会話をすることができた。第19話でメルモの担任の野沢先生が赤いキャンディーの力で受精卵を経て子供になった時は大人の時の記憶を無くしており、その時の記憶は少年時代の記憶として刷り込まれていた。これらのことからキャンディーの効果には個人差があることが分かる。

• 手塚治虫漫画全集『ふしぎなメルモ』（講談社）全1巻
• サンデーコミックス『ふしぎなメルモ』（秋田書店）全1巻
• 秋田文庫『ふしぎなメルモ』（秋田書店）全1巻
• ぴっかぴかコミックス『ふしぎなメルモ』（小学館）全2巻
• 手塚治虫文庫全集『ふしぎなメルモ』（講談社）全1巻

月刊COMICリュウ（徳間書店）2009年11月号に福山けいこ執筆によるリメイクの読切漫画『メルモちゃん』を掲載。その後は2010年10月号より2011年8月号まで本誌連載後、公式サイトでのWeb掲載に移行して連載された。

単行本はリュウコミックスより全2巻で発売。なお、スターシステムが採用され、他の手塚キャラもレギュラーで登場している。

1971年10月3日から1972年3月26日まで、TBS系列にて毎週日曜日の18時30分から19時00分に放送された。全26話。制作は手塚プロダクションと朝日放送。朝日放送制作アニメの第1号でもある。（以下、オリジナル版と記載。）

1998年には、声優を一新したうえで台詞と音楽が新録され、一部の映像も修正された『ふしぎなメルモ ＜リニューアル＞』がWOWOWで放送された。（以下、リニューアル版と記載。）

現在、放送やソフト化、配信などで流通しているのは主にリニューアル版であり、オリジナル版はリニューアル版公開後、再放送やソフト化が行われず視聴が比較的困難となっている。

2000年4月13日、テレビ朝日系で「手塚治虫劇場」として『るんは風の中』、『カノン』と共にドラマ化された。脚本は梅田みか、演出は五木田亮一。

ネット局にはTBS系アニメ版の制作局だったABCが含まれている。

• 性教育を意図した手塚作品は本作以外にも、『やけっぱちのマリア』『アポロの歌』がある。
• 2001年にロックバンドSOPHIAと本作がコラボレーションし、シングル「KURU KURU」のCDジャケットに本作のキャラクターが起用され、レーベル面には手塚プロダクション書き下ろしのSOPHIAメンバーのイラストが使用された。また、同曲のPVも手塚プロがプロデュースした。
• 『ママァちゃん』のタイトルでの初回（「小学一年生」1970年9月号）では、ミラクルキャンディーはママァちゃんが街中で出会った天使から受け取るという、アニメとは異なった設定で、またそのミラクルキャンディーは「ドロップ」とされていた。また次の話「ゆうかいはんをやっつけろの巻」（「小学一年生」1970年10月号掲載）では、ママァちゃんの母が一コマだけ登場、キャラもひろみとは大幅に異なっていた。その後「小学一年生」1971年4月号掲載の「ミラクルキャンディーの巻」で「キャンディーは死んだ母・ひろみから受け取った」という設定に変更したが、この時点ではひろみが死んだのが「去年」、すなわち1年前になっていた。ちなみに同時期に連載開始した「よいこ」版ではアニメ同様、ひろみが事故死したすぐ後にキャンディーを手渡している。
• 歌手の高橋洋子が滝野川少年少女合唱団に所属していた当時、本作のオープニング主題歌をカバーしたことがある。CDではコンピレーションアルバム『復刻 手塚治虫作品 傑作集／鉄腕アトム』に収録。
• 2005年に時東ぁみがオープニング主題歌をカバー。旧バージョン同様に歌いだしが途切れる。
• オープニングでは、子供のメルモが走りながらミラクルキャンディーを食べずに大人に成長し、続いて一気にネズミに変身する。ネズミの姿で走りながら犬に、さらには鹿に変身していくが、あくまで演出であり、本編では先述の通り、キャンディーの力で人間の受精卵に若返ってから他の動物として変身、成長する。オープニングでの犬のメルモは、本編で変身した姿とは異なる。
• 前述の通り、ABC制作アニメ枠は変遷を繰り返しながら現在も継続中なのに対し、TBSの日曜18時台でアニメ番組が放送されたのはTBS開局以来本作が最初で最後である。
• 2011年公開のアニメ映画『劇場版マクロスF サヨナラノツバサ』には手塚プロとサテライトのコラボレーションで本作の映像の一部が使用されている。
• 2013年7月より、わかさ生活の美容サプリ「メルモ ラヴ」のCMにメルモが起用された。本来の子供の姿だけでなく、大人（20歳から50歳）、赤ん坊の姿で登場する。また30秒版にはヒゲオヤジとヒョウタンツギも出演している。