Nemo ve Marlin’le birlikte mutlu mesut yaşayan, herkesin sevdiği unutkan mavi Tang balığı Dori aniden ailesinin kendisini arıyor olabileceğini hatırlayınca Marlin ve Nemo alarak okyanusu aşar ve Kaliforniya’nın prestijli rehabilitasyon merkezi ve akvaryumu olan Deniz Yaşam Enstitüsü'ne gider. Annesiyle babasını bulmaya çalışan Dori, DYE’nin üç ilginç sakininin yardımına başvurur. Bunlar, sık sık çalışanlardan kaçıp duran huysuz ahtapot "Hank", eko-konumlama becerisinin düzgün çalışmadığını düşünen bir Beluga balinası "Bailey" ve miyop bir balina köpekbalığı olan "Destiny"'dir. Enstitünün karmaşık iç yüzünü araştıran Dori ve arkadaşları, kusurlarının, dostluklarının ve ailenin sihrini keşfedecekleri, hayatlarını değiştirecek bir maceraya atılırlar.