La smemorata pesciolina azzurra Dory vive felicemente sulla barriera corallina insieme a Nemo e Marlin. Quando improvvisamente si ricorda di avere una famiglia che forse la sta cercando, Dory, insieme ai suoi due amici, parte per una straordinaria avventura attraverso l'oceano. Arrivano così fino al prestigioso Parco Oceanografico, in California: un acquario che è anche un centro di riabilitazione. Per riuscire a trovare sua madre e suo padre, Dory chiederà aiuto ai tre abitanti più stravaganti del posto: Hank, un irascibile polpo che tenta continuamente la fuga, Bailey, un beluga convinto di avere un sonar difettoso, e Destiny, uno squalo balena miope. Esplorando con destrezza le complesse regole del Parco, Dory e i suoi compagni d'avventura scopriranno l'amicizia, il senso della famiglia e la magia che si cela nei loro difetti.