Dory, lo smemorato pesce chirurgo, vive felicemente sulla barriera corallina con Nemo e Marlin. Ma quando improvvisamente ricorda di avere dei genitori che forse la stanno cercando, i tre partono per andare a cercarli in un'epica avventura attraverso l'oceano. Dory ingaggia l'aiuto di Hank, uno scorbutico polpo; Bailey, un beluga convinto che il suo sonar biologico sia guasto; e Destiny, uno squalo balena miope. Strada facendo, Dory e i suoi amici scoprono le meraviglie dei propri difetti, dell'amicizia e della famiglia.