Nemo, Doris ja Marvin ovat täällä taas! Nyt tehtävänä on löytää Dori, joka lähti etsimään vanhempiaan.

Dori on kala, joka kärsii muistinmenetyksestä. Eräänä päivänä tapahtuu jotain, mikä palauttaa sen mieleen elävän muiston siitä, miten se lapsena joutui eroon äidistään ja isästään. Dori päättää lähteä etsimään vanhempiaan. Siitä alkaa uskomaton seikkailu. Löytääkö Dori etsimänsä? Osaavaatko Nemo ja Marvin auttaa ystäväänsä?