Samurai Champloo comienza en un pueblo en el que Fuu trabaja como camarera de té y acaba siendo acosada por el hijo del prefecto corrupto del pueblo. El forajido Mugen llega a la ciudad y Fuu le pide protección, que le da a cambio de comida. Mientras tanto, el ronin Jin, también recién llegado, mata a los guardaespaldas del prefecto cuando abusan de un campesino, y termina en conflicto con Mugen cuando éste lo confunde con uno de los hombres del prefecto. La pelea de ambos acaba destruyendo la casa de té. La pareja es capturada y condenada a muerte, pero Fuu los salva. La pareja intenta reanudar su batalla, pero Fuu lanza una moneda, diciendo que si sale cara, la pareja puede continuar su batalla, pero si sale cruz, posponen su batalla para ayudarla a encontrar a un samurai que huele a girasoles, al que ha buscado durante años. Ella gana el sorteo, y se embarcan en una serie de aventuras junto a la búsqueda de Fuu.

Durante las últimas historias, los tres llegan finalmente a Ikitsuki, y cada uno de ellos acaba en conflicto con un trío de asesinos enviados por el gobierno para matar al padre de Fuu, el "samurái del girasol". Fuu se encuentra con su padre, ya que quería vengarse de él por haberla abandonado a ella y a su madre, pero cede porque ya se está muriendo de una enfermedad. Uno de los asesinos mata al padre de Fuu antes de ser derrotado por Jin. Mugen y Jin se baten en duelo y sus espadas se hacen añicos, pero deciden no matarse el uno al otro porque ahora se consideran amigos. Fuu se entera de que su padre participó en la Rebelión de Shimabara y la abandonó para protegerla. Fuu también revela que mintió sobre el resultado del lanzamiento de la moneda, lo que molesta brevemente a Mugen y Jin.

Recuperados de su lucha final, los tres se separan agradecidos por su aventura compartida.