Сюжет разворачивается в живописном подводном мире Тихого океана, полном красочных кораллов, удивительных созданий и завораживающих морских пейзажей. Главный герой, Марлин, — заботливый, но чрезмерно тревожный клоун-рыба. Он один воспитывает своего единственного сына — Немо, который остался с поврежденным плавником после трагической гибели матери. Из-за этой травмы и чрезмерной опеки отца, малыш мечтает доказать свою самостоятельность и часто чувствует себя словно в "золотой клетке".
Однажды Немо, вопреки строгим запретам отца, отправляется исследовать открытую воду и в результате попадает в беду: его вылавливают аквалангисты и помещают в аквариум в стоматологической клинике в Сиднее. Марлин, ошеломлённый потерей сына, вопреки своим страхам решает отправиться на огромный рискованный путь через необъятные воды океана, чтобы спасти сынишку.
На протяжении своего путешествия он встречает множество необычных союзников. Самая запоминающаяся из них — дорийская рыба Дори. Она дружелюбна и оптимистична, но страдает кратковременной потерей памяти. Она становится не только верным спутником, но и символом надежды и веры в лучшее.
Путешествуя через подводный мир, герои сталкиваются с многочисленными испытаниями: знакомство с дружелюбными акулами, попавшими в "группу поддержки" для борьбы с жаждой мяса; схватки с медузами; встреча с мудрым и спокойным морской черепахой Крашем, который научил их следовать течению жизни. Каждый новый этап их пути учит нашего телегероя преодолевать свои страхи и смотреть на жизнь с другой стороны.
