Все действия и события начинаются в водах Калифорнийского залива. Через год после истории с Немо. Дори – синяя рыбка с лимонными плавниками. Она болтливая и жизнерадостная рыба. У нее есть друзья, но ее пугает одна странность. Дело в том, что Дори плавает во сне и даже говорит. У нее начинают возникать отрывки из детских воспоминаний. Немо и его отец Марлин присматривают за ней. Они пытаются следить, чтобы с ней ничего не произошло. Ведь Дори страдает от провалов в памяти. И это тоже подталкивает ее к выяснению того, что с ней произошло в прошлом. Ей хочется найти своих родственников и вспомнить все, что с ней происходило в детстве. Те места где она обитала, а каким образом познакомилась с Марлином и Немо. Все герои отправтяся в «Институт жизни моря» в Монтерее, чтобы найти там ответы.