Dory, le poisson chirurgien bleu amnésique, mêne une existence heureuse dans les récifs avec ses amis Nemo et Marin. Mais lorsque Dory se souvient brusquement qu'elle a sans doute quelque part une famille qui la cherche, le trio se lance dans une folle aventure qui va changer leur vie : ils traversent l'océan pour se rendre au prestigieux Instititut de bilogie marine, un aquarium et centre de soin situé en claifornie. Pour retrouver son père et sa mère, Dory demande de l'aide à trois étonnants pensionnaires de l'institut....