Dory, poisson bleu aux souvenirs flous, se lance dans une quête pour retrouver sa famille disparue enfant. Elle est accompagnée de ses amis Nemo et Marlin, qui la soutiennent dans cette aventure incertaine. Leur groupe s'agrandit avec l'arrivée d'Hank, un poulpe à l'humeur acide, Bailey, un béluga dont les difficultés sonores sont autant de complexités biologiques, et Destiny, un requin-baleine aux problèmes de vision. Ensemble, ils se dirigent vers le Marine Life Institute, où des espèces océaniques sont conservées dans un environnement contrôlé