大家最喜爱的、健忘的多莉(艾伦·德杰尼勒斯 Ellen DeGeneres 配音)回来了!这次她将与好朋友尼莫(海登·罗兰斯 Hayden Rolence 配音)与马林(艾伯特·布鲁克斯 Albert Brooks 配音)一起,寻找她的神秘过去和她遗失的家庭。她能记起来什么?她的父母是谁?还有,她是从哪儿学会了说鲸语?多莉与马林、尼莫一起开启了这场改变“鱼”生的大冒险,穿越大洋至加州著名的海洋生物研究所。 在这里,多莉获得了三位有趣居民的鼎力支持:一只脾气暴躁、经常让研究所雇员找得团团转的章鱼汉克(艾德·奥尼尔 Ed ONeill 配音);一头坚信自己的生物声呐技能出问题了的白鲸贝利(泰·布利尔 Ty Burrell 配音);以及一头严重近视眼的鲸鲨运儿(凯特琳·奥尔森 Kaitlin Olson 配音)。当多莉和朋友们在研究所错综复杂的内部水道中辗转前行时,她也逐渐对友谊、亲情和家庭的奥义有了更深刻的认识……