小丑魚馬林(Marlin)與妻子珊瑚(Coral)於大堡礁創建了家園,但一條梭子魚的攻擊使馬林失去了珊瑚與大部分卵子。馬林以珊瑚喜愛的名字尼莫(Nemo)為碩果僅存的卵子命名。

尼莫的右鰭因在卵子時期中遭受攻擊而變得較小,對其游泳能力造成影響。馬林對兒子的過度保護使尼莫在上學首天感到不滿,賭氣遊出了珊瑚礁並被一位潛水員捕捉帶走,該潛水員與同伴乘船離開時意外把其蛙鏡撞進了海中。

馬林在追趕路上先後遇上了樂觀卻患有短暫性失憶症的擬刺尾鯛多莉(Dory),以及三條希望吃素的鯊魚:布魯斯(Bruce)、安安(Anchor)以及小沈(Chum) 。馬林與多莉被帶至其居住地,找到了該潛水員寫有住址的蛙鏡。多莉其後成功念出了蛙鏡上寫的字,得知潛水員居於澳洲悉尼。馬林和多莉獲一群銀鱗鯧指示方向,得悉前往悉尼的最快方法是搭乘東澳洋流,路上它們因穿過一群水母而被擊昏,醒來後發現被一群正在搭乘東澳洋流的綠蠵龜所救。馬林把其故事告訴了海龜,經過口耳相傳傳到了悉尼港上的鵜鶘祖哥(Nigel)......

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