患有短期健忘症的多莉曾经拥有一个美好的家庭，然而一连串的意外让她与和蔼可亲的父母失散。后来，多莉邂逅了小丑鱼父子马林和尼莫，与他们经历了很大的冒险。有一天她随尼莫去上学，路上遇到了海鳐鱼群，勾起了她对父母的记忆，于是她踏上寻找父母的旅程。循着记忆中的蛛丝马迹，她离父母越来越近。然而在这一过程中，她又和马林父子失散了。对友情、亲情的执着，让这群小家伙遇到千难万险也要坚持到底……