תקציר:

בתחילת הסרט, דורי (אלן דג'נרס, נקראה בדיבוב של הסרט הראשון ״דוגי״), דגה כחולה וצעירה, מחונכת על ידי הוריה ג'ני (דיאן קיטון) וצ'ארלי (יוג'ין לוי) כדי שתוכל להתמודד עם בעיות הזיכרון שלה. יום אחד, דורי מוצאת עצמה בודדה באוקיינוס, והיא מתחילה לחפש אחר הוריה, עד אשר פוגשת במרלין דג הליצן (אלברט ברוקס, נקרא בדיבוב של הסרט הראשון ״בר-דג״), ועוזרת לו למצוא את בנו, נמו. לאחר שנה מאירועי הסרט הראשון, דורי גרה באותה השונית של מרלין ונמו, אך לא מצליחה להשתלב בין חבריהם. במהלך טיול שטח של בית הספר של נמו בו היא מסייעת למר ריי, בעודם צופים בנדידת הטריגונים, כשדורי שומעת את המשפט ״זרם תחתי״ היא נזכרת בהוריה, אשר הזהירו אותה מפניו כשהייתה קטנה. דורי נזכרת רק במקום שבו ראתה אותם לאחרונה, ״היהלום של מפרץ מורו, קליפורניה״, ומשכנעת את מרלין ונמו לעזור לה למצוא אותם. הם מגיעים לשם במהרה בעזרתו של קראש, צב הים מהסרט הראשון, בעודם דוהרים על זרמי האוקיינוס (בזהה לז. מ. א. - זרם מזרח אוסטרליה מהסרט הראשון) וכשהם מגיעים, דורי מחפשת אחר הוריה באזור נטוש ומאיים, מה שגורם לכך שדיונון ענק רודף אחר השלושה, כמעט אוכל את נמו, ומסבך את דורי בתופסן בקבוקים. כתוצאה מכך, מרלין, אשר כועס על דורי, אומר לה ללכת לבדה, ודורי מחפשת אחר הוריה, לבדה. לאחר שדורי עוקבת אחר קולה של סיגורני וויבר מהכרוז של המכון לחקר תת-ימי, מרכז לשיקום דגים והצגתם לראווה, היא נאספת לפתע ע״י שני עובדים, כאשר מרלין ונמו צופים בכך, אחוזי אימה. לאחר שהיא מגיעה אל מרכז שיקום הדגים, דורי פוגשת בתמנון בשם האנק (אד אוניל), תמנון שרוצה לחיות חיים נוחים יותר באקוואריום של קליבלנד. הוא מסכים לעזור לדורי בתמורה לכך שתביא לו את התג אשר יתן לו להגיע לאקוואריום (אשר דורי מיועדת להגיע אליו). הבריחה שלהם נכשלת כאשר דורי נופלת לדלי אשר מיועד ל״דסטיני״, והיא, ביחד עם דגים מתים, מושלכת לבריכה, שם היא מתייחדת עם חברתה כרישת הלוויתן, דסטיני (בגרסה העברית נקראת ״קארמה״). בבריכה הסמוכה נמצא ביילי (טיי בורל), לבנתן בעל יכולות התמצאות.