患有短期失忆症的多莉(EllenDeGeneres Ellen Degeneres饰)曾经有一个美好的家庭,但一系列意外使她与和蔼可亲的父母分开。 多年来,多莉遇到了小丑鱼父子马林(由艾伯特·布鲁克斯·艾伯特·布鲁克斯配音)和尼莫(由海登伦丝·海登伦丝配音),并与他们一起经历了一场前所未有的冒险。 在平静的日子里,童年的记忆突然涌入多莉的脑海,于是她再次踏上了寻找父母的旅程。 这一次,她来到了海洋生物博物馆,在这里她遇到了不打算重返海洋的章鱼汉克(由爱德华·奥尼尔配音?埃多·尼尔)和她的童年好友鲸鲨云儿(由凯特琳·奥尔森·凯特琳·奥尔森配音)。 顺着记忆中的线索,她离父母越来越近。 然而,在这个过程中,她与马林和他的儿子分开了。