患有短期健忘癥的多莉（艾倫·德杰尼勒斯暫無(wú)內容Ellen暫無(wú)內容DeGeneres暫無(wú)內容配音）曾經(jīng)也擁有美好的家庭，然而一連串的意外讓她與和藹可親的父母失散。此去經(jīng)年，多莉邂逅了小丑魚(yú)父子馬林（艾伯特·布魯克斯暫無(wú)內容Albert暫無(wú)內容Brooks暫無(wú)內容配音）和尼莫（海登·羅蘭斯暫無(wú)內容Hayden暫無(wú)內容Rolence暫無(wú)內容配音），與他們經(jīng)歷了前所未有的大冒險。平靜的日子里，童年時(shí)期的片段記憶突然闖入多莉的腦海，于是她再度踏上尋找父母的旅程。這一次，她來(lái)到了海洋生物博物館，遇到了不打算回到大海的章魚(yú)漢克（艾德·奧尼爾暫無(wú)內容Ed暫無(wú)內容O'Neill暫無(wú)內容配音）以及童年時(shí)的朋友鯨鯊運兒（凱特琳·奧爾森暫無(wú)內容Kaitlin暫無(wú)內容Olson暫無(wú)內容配音）。循著(zhù)記憶中的蛛絲馬跡，她離父母越來(lái)越近。然而在這一過(guò)程中，她又和馬林父子失散了。