Moyashimon Returns continue l’histoire de la première saison. Le Laboratoire de Fermentation cellulaire du Professeur Itsuki est prêt. Avec le talent spécial de Sawaki Tadayasu (de voir et communiquer avec les microbes), bien des recherches pourront être effectuées. Aussi, le groupe d’étudiants du professeur commence à procéder à ces recherches avec différents produits fermentés comme la sauce soya ou du sake.