故事从上一部结尾的六个月后开始，患上思乡病的蓝藻鱼多莉(Dory)决定去寻找自己的父母查理(Charlie)和珍妮(Jenny)，在小丑鱼尼莫(Nemo)和他的父亲马林(Marlin)的帮助下，她从澳大利亚大堡礁来到了美国加州海岸，在这里她遇到了很多新朋友，有章鱼、海狮、白鲸等等。