患有短期健忘癥的海底多莉（艾倫·德傑尼勒斯 Ellen DeGeneres 配音）曾經也擁有美好的傢庭，然而一連串的總動意外讓她與和藹可親的父母失散。此去經年，員多多莉邂逅瞭小醜魚父子馬林（艾伯特·佈魯克斯 Albert Brooks 配音）和尼莫（海登·羅蘭斯 Hayden Rolence 配音），莉去與他們經歷瞭前所未有的海底大冒險。平靜的總動日子裡，童年時期的員多片段記憶突然闖入多莉的腦海，於是莉去她再度踏上尋找父母的旅程。這一次，海底她來到瞭海洋生物博物館，總動遇到瞭不打算回到大海的員多章魚漢克（艾德·奧尼爾 Ed O'Neill 配音）以及童年時的朋友鯨鯊運兒（凱特琳·奧爾森 Kaitlin Olson 配音）。循著記憶中的莉去蛛絲馬跡，她離父母越來越近。海底然而在這一過程中，總動她又和馬林父子失散瞭。員多 對友情、親情的執著，讓這群小傢夥無論千難萬險也要堅持到底……
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