患有短期健忘症的多莉(由艾伦·德杰尼勒斯的艾伦·德杰尼勒斯配音)曾经有一个美好的家庭，但一系列事故使她与和蔼可亲的父母分离。 在过去的几年里，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·罗伦斯·海登角色配音)，并和他们一起经历了一次前所未有的冒险。 在一个宁静的日子里，童年记忆的片段突然出现在多莉的脑海中，她再次踏上寻找父母的旅程。 这一次，她去了海洋生物博物馆，遇到了一只不打算重返海洋的章鱼汉克(由爱德华·奥尼尔的艾德·奥尼尔配音？)，以及她儿时的朋友鲸鲨尤纳(由凯特琳·奥尔森的凯特琳·奥尔森配音) 根据记忆中的线索，她离父母越来越近了。 然而，在这个过程中，她又与马林和他的儿子分离了。
