Рыбка Дори, с рождения страдающая провалами в краткосрочной памяти, ассистирует в школе мистеру Скату на уроке о миграции. Случайно она вспоминает, что в детстве потеряла своих родителей Дженни и Чарли, и место, где их можно найти, - институт морской жизни "Жемчужина Морро Бэй" в Калифорнии. Вместе с друзьями - Марлином и его сыном Немо - рыбка отправляет в путь. Компания забредает на затопленный танкер - логово гигантского одноглазого кальмара. Спасаясь, Дори слышит человеческий голос и выплывает на поверхность, где ее ловят ученые "Жемчужины Морро Бэй". Рыбку помещают на карантин в аквариум и цепляют к плавнику ярлык, обозначающий, что после успешного обследования ее переведут в кливлендский океанариум. Она знакомится со своим соседом - осьминогом Хэнком с семью щупальцами. Вскоре его должны выпустить в океан, но головоногое животное боится жизни в дикой природе. Он предлагает Дори помощь в поисках ее родителей в обмен на ярлык. Тем временем Марлин и Немо пытаются пробраться в институт, чтобы спасти подругу...

В поисках Дори