Дія мультфільму відбувається в океані біля берегів Каліфорнії через шість місяців після подій першої частини історії - «В пошуках Немо». Головна героїня - маленька доброзичлива рибка на ім'я Дорі, колись давно втратила пам'ять і тепер не може згадати, звідки вона, і де її рідний дім. Іноді в пам'яті Дорі спливають дитячі спогади, пов'язані з «перлиною Монтерей» в Каліфорнії. І Дорі вирішує разом зі своїми друзями відправитися на пошуки своєї сім'ї ...