Den glemsomme kirurgfisk Dory bor i koralrevet sammen med klovnefiskene Marlin og Nemo, da hun pludselig husker glimt fra sin fortid. Hun insisterer på at genfinde sine forældre, og sporene fører hende, Marlin og Nemo til et stort marinbiologisk institut. Her møder Dory bl.a. den gnavne blæksprutte Hank, der modvilligt går med til at hjælpe hende med at finde hjem til hendes forældre.