在澳洲大堡礁的深海中，小丑魚爸爸瑪林和兒子尼莫過著簡單幸福的生活。瑪林因過度謹(jǐn)慎而顯得膽怯，令天性冒險(xiǎn)的尼莫對(duì)其產(chǎn)生輕視。當(dāng)尼莫隨同伴游向水面時(shí)，意外被漁網(wǎng)捕獲并輾轉(zhuǎn)賣至悉尼牙醫(yī)診所的魚缸。目睹兒子失蹤的瑪林陷入巨大焦慮，盡管天生怯懦仍毅然踏上營救之路。途中他偶遇患有短期失憶癥的藍(lán)唐王魚多莉，后者以樂觀天性陪伴左右。父子各自經(jīng)歷生死考驗(yàn)：尼莫在魚缸內(nèi)結(jié)識(shí)老蝦虎魚吉爾，得知可通過貝殼觸發(fā)魚缸循環(huán)系統(tǒng)的逃生線索；瑪林則穿越劇毒水母群、遭遇深海巨怪，最終在龜族長老的指引下抵達(dá)悉尼港。尼莫憑借機(jī)智用貝殼破壞系統(tǒng)引發(fā)溢水，使自己與魚缸同伴墜入下水道。歷盡艱險(xiǎn)的父子在排水口終得團(tuán)聚，瑪林的成長與尼莫的勇氣最終消融了彼此隔閡。