Désolé par le désespoir, Marlin quitte Dory et retourne vers sa maison. Sans Marlin, Dory perd sa mémoire et devient confuse, mais rencontre Nemo, qui s'est échappé dans l'océan par un tuyau de vidange sous-marin.
Son père, Marlin, et le nouvel ami de Marlin, Dory, passent tout le film à sa recherche.