在澳洲大堡礁的深海中，小丑鱼爸爸玛林和儿子尼莫过着简单幸福的生活。玛林性格胆小谨慎，做事常常畏首畏尾，这让尼莫觉得爸爸不够勇敢，甚至有些看不起他。然而，尼莫却天不怕地不怕，一次与同伴们在水面玩耍时，不幸被渔网捞起，辗转被卖到一家牙医诊所。玛林得知儿子失踪后心急如焚，尽管平时胆小，但为了找回尼莫，他鼓起勇气踏上了冒险之旅。途中，玛林遇到了一只名叫多莉的蓝唐王鱼，她热心但记性不好。两人携手穿越海洋，经历了无数危险与挑战。与此同时，尼莫也在牙医诊所的鱼缸中结识了新朋友，并计划逃回大海。最终，玛林克服了内心的恐惧，与尼莫重逢，父子俩的关系也因此变得更加紧密。