故事发生在第一部电影结束一年后，小丑鱼父子马林、尼莫以及水族箱逃脱成功的朋友们都将回归。主角换成了爱唠叨的多莉，记忆力短暂的她原本已经在一个新家庭里生活得很愉快，但一次事故让她重新记起了之前的家人和朋友，于是决定重新启程寻找原来的自己。马林和尼莫两父子一路陪伴她，一行人又展开了新一轮的海底冒险之旅。