หัวใจที่หล่นวูบทำให้มาร์ลินว่ายพรวดออกตามหาลูกชายอย่างบ้าคลั่ง และเมื่อผ่านไปถึงหน้าโรงเรียนปลา เขาก็กระโจนเข้าขอความช่วยเหลือจาก โดรี่ ปลาขี้ตังเบ็ดฟ้าซึ่งยินดีให้ความช่วยเหลือเต็มที่ แต่ปัญหาคือดอรี่ดันมีความจำแสนสั้นและพร้อมจะลืมทุกอย่างในเสี้ยววินาที คู่หูไม่ธรรมดาคู่นี้จึงออกผจญภัยในภารกิจที่ดูอย่างไรก็ไม่น่าจะสำเร็จได้เลย

มาร์ลินกับโดรี่ ทั้งคู่เดินทางไปจนกระทั่งเผชิญหน้ากับปัญหาที่คาดไม่ถึง ไม่ว่าจะเป็นสามฉลามหนุ่ม (ผู้ฝึกปรือพัฒนาภาพลักษณ์ตัวเองให้หลุดพ้นจากการเป็นแค่เครื่องจักรล่าสังหารไร้หัวใจ!), ปลาสินสมุทรที่สวยตื่นตาแต่อันตรายสุดขีด และดงแมงกะพรุน นอกจากนั้น สองเกลอยังได้เจอฉลามสีน้ำเงิน, ได้ท่องย่าน East Australian Current (EAC) ร่วมกับฝูงเต่าทะเล และหนีการโจมตีของนกนางนวลอย่างเฉียดฉิวระหว่างกำลังผจญภัยอยู่ในแถบอ่าวซิดนี่ย์ฮาร์เบอร์ การเดินทางของพวกเขาเริ่มแปรร่างกลายเป็นตำนานแห่งการเล่าขานในหมู่ปลาและฝูงนก และตำนานว่าด้วยปลาการ์ตูนผู้กล้าหาญที่ท่องทั่วมหาสมุทรเพื่อจะตามลูกชายสุดที่รักนี้ก็ดังกระฉ่อนไป
จนถึงหูของนีโมในแทงค์บนอ่าวในที่สุด