Dory, le poisson bleu amnésique, décide de partir à la recherche de sa famille dont elle a été séparée enfant, accompagnée de ses amis Nemo et Marin. Se joignent à eux Hank, un poulpe grincheux, Bailey, un béluga complexé par rapport à son sonar biologique et Destiny, un requin-baleine myope. Elle se lance dans une aventure épique pour enquêter sur son é et retrouver ses parents. Leur voyage va les emmener au Marine Life Institute, un conservatoire qui abrite diverses espèces océaniques.