Có một chú cá hề tên Marlin sống ở Rạn san hô Great Barrier. Marlin đã mất con trai mình, Nemo, sau khi nhóc quyết định bơi ra biển lớn, bất chấp sự lo lắng và cảnh báo không ngừng của cha. Thế rồi, Nemo bị một chiếc thuyền bắt cóc và bị mang đến văn phòng nha sĩ ở Sydney. Để cứu con trai, Marlin dũng cảm lên đường vào lòng đại dương bao la, và trong chuyến hành trình, ông gặp Dory – một chú cá Tang xanh đáng yêu nhưng lại bị mất trí nhớ ngắn hạn.
Hai người kết thân và cùng vượt qua những thử thách, chạm trán đủ thứ sinh vật biển nguy hiểm như cá mập hay sứa. Họ cùng nhau chữa quyệt để cứu Nemo khỏi văn phòng nha sĩ bên cạnh cảng Sydney. Trong lúc đó, Nemo cùng với những người bạn khác ở bể cá cũng đang tìm cách chạy trốn để trở lại biển cả, tìm kiếm cuộc sống tự do như trước.
