On Such a Full Sea suit les aventures de Fan, une jeune femme souvent prise pour une enfant. Elle quitte les confins de sa maison protégée à B-Mor, une région officiellement connue sous le nom de Baltimore dans l’espoir de retrouver son petit ami et le père de son enfant à naître, Reg, qui se trouve être exempt de tout marqueur génétique de la maladie C. .
C’est une durée indéterminée dans le futur, et la vie est tout à fait différente. Le monde est divisé en trois classes différentes : B-Mor, Charters et Counties. Fan se fraye un chemin à travers ces différents domaines avec l’aide de personnes qu’elle rencontre en cours de route. Lorsque Fan se blesse à la jambe, elle est prise en charge par un ancien vétérinaire nommé Quig. Fan se méfie des gens qu’elle rencontre chez Quig, mais se lie d’amitié avec un jeune garçon nommé Sewey. Sewey est malade et a besoin de médicaments. Loreen, la mère de Quig et Sewey, emmène Fan dans l’une des chartes pour obtenir des médicaments pour Sewey, bien qu’elle ne sache pas où ils vont ni pourquoi.
Quig se lie avec Fan tout en lui apprenant à conduire. Quig raconte à Fan comment sa femme et sa fille ont été tuées avant qu’il ne commence la colonie où il vit. Ils ont un accident de voiture dans le comté et une famille du comté les aide et leur offre de la nourriture et un abri pour la nuit. Lorsque la famille du comté décide qu’elle veut que Fan reste avec eux, la drogue et ligotent Quig et Loreen. Fan les sauve et ils se précipitent hors du comté.
Lorsqu’ils atteignent la Charte, Fan rencontre Mister Leo et Miss Cathy, un couple aisé qui négocie avec Quig pour les médicaments nécessaires. Une partie de l’échange consiste à donner Fan au couple, vraisemblablement en tant que serviteur. Lors de sa première nuit dans la maison, Mister Leo viole Fan et Miss Cathy l’attrape, le frappant à la tête et le laissant avec des lésions cérébrales. Mlle Cathy garde Fan à la maison et l’inclut dans le groupe de filles qu’elle garde dans ses appartements.
Les filles aident Fan à s’échapper, bien qu’elles courent un grand risque pour leur santé. Deux des filles contractent volontairement le botulisme afin de provoquer une scène dans laquelle Fan peut partir. Fan part avec Vik, le médecin qui vient soigner les filles. Vik permet à Fan de rester avec lui. Il l’emmène à une pendaison de crémaillère et est présenté à Oliver et Betty. Vik a une liaison avec Betty et Oliver est l’un de ses plus vieux amis. Vik et Betty se disputent et Vik finit par quitter Fan avec Betty et Oliver. Oliver révèle qu’il est le frère aîné de Fan qui s’est vu offrir une place dans une charte après avoir testé B-Mor.
Oliver est un chercheur médical très prospère qui a mis au point un médicament prometteur pour guérir la maladie C. Fan lui parle du statut sans C de Reg. Oliver localise vraisemblablement Reg, qui est détenu par une société pharmaceutique. Quand Oliver découvre que Fan est enceinte de l’enfant de Reg, il en profite et accepte de vendre Fan à la société pharmaceutique. Betty découvre le plan et fait en sorte que Fan s’échappe avec l’aide de Vik.