在澳洲大堡礁温暖的海水里，小丑鱼玛林和儿子尼莫生活在安逸而隐蔽的海底，一天，一直向往到海洋中冒险的尼莫，游出了他们所居住的珊瑚礁。却被渔夫捞走并卖到了悉尼当了人类的玩物。 为了救回心爱的孩子，本来胆小怕事的玛林决心跟上澳洲洋流，踏上寻找自己儿子的漫漫征程。一路上玛林遇到了很多形形色色的朋友，也遭遇了各式各样的危机。最终救回了自己的儿子。

在澳洲大堡礁的深海中，小丑鱼爸爸玛林和儿子尼莫简单幸福的生活着，可是爸爸做事常常畏首畏尾，是个胆小鬼，尼莫觉得爸爸很不勇敢，甚至有点看不起自己的爸爸。小尼莫却天不怕地不怕，跟同伴们去水面玩耍的时候，竟然被渔网捞了起来，辗转被卖到一家牙医诊所。

故事从上一部结尾的六个月后开始，患上思乡病的蓝藻鱼多莉(Dory)决定去寻找自己的父母查理(Charlie)和安妮(Jenny)，在小丑鱼尼莫(Nemo)和他的父亲马林(Marlin)的帮助下，她从澳大利亚大堡礁来到了美国加州海岸，在这里她遇到了很多新朋友，有章鱼、海狮、白鲸等等。

世界各大洋接连出现神秘海怪，引发恐慌传言海洋面临灾难。各国潜艇前往追踪海怪，科研潜艇阿力侦测到奇怪信号，深入海底秘境，却发现传说中能将海水转化成动力的“鹦鹉螺号”潜艇。 为了解开这些谜团，阿力和伙伴们开始了海底两万里的漫游探险。

世界各地接连出现神秘海怪毁坏商船事件，引发恐慌，传言海洋面临 灾难。潜艇阿力决定集结伙伴追踪“海怪”，却发现“海怪”是 一 艘 以 “环保”为借口来开展邪恶计划的科技潜艇。为了解开这些 谜团，阿力和朋友们利用所学知识，开始了海底两万里的漫游探险。

在澳洲大堡礁的深海中，小丑鱼爸爸玛林和儿子尼莫简单幸福的生活着，可是爸爸做事常常畏首畏尾，是个胆小鬼，尼莫觉得爸爸很不勇敢，甚至有点看不起自己的爸爸。小尼莫却天不怕地不怕，跟同伴们去水面玩耍的时候，竟然被渔网捞了起来，辗转被卖到一家牙医诊所。玛林对儿子的生死未卜感到十分的担忧，就算平时不能大胆行事，为了儿子也要勇敢豁出去了。可是在路上遇到了很多艰难与恐惧，令他十分胆怯。幸好他遇到了好心的多瑞，一路与他作伴。父子俩都遇到了很多热心的帮助，最终都能重逢，玛林也从此成为儿子以及大家心中的英雄。