《海底总动员2：多莉去哪儿》讲述了健忘的多莉与好友尼莫和马林一起寻找她遗失的过去和家庭的故事。多莉决定探寻自己的神秘身世，包括她的父母是谁以及她如何学会说鲸语。为了找到答案，多莉、尼莫和马林踏上了穿越大洋的冒险之旅，最终来到加州著名的海洋生物研究所。在研究所里，他们遇到了三位新朋友：脾气暴躁的章鱼汉克、怀疑自己声呐技能出问题的白鲸贝利，以及严重近视的鲸鲨运儿。在多莉与朋友们穿梭于研究所复杂的水道时，她逐渐对友谊、亲情和家庭的意义有了更深刻的理解。这场冒险不仅改变了多莉的“鱼”生，也让她找到了内心的归属。