Un pez payaso llamado Marlin (Albert Brooks) vive en la Gran Barrera de Coral, y allí pierde a su hijo, Nemo (Alexander Gould), después de que este se adentrara en mar abierto, a pesar de las advertencias constantes de su padre acerca de los muchos peligros que esconde el océano.
Nemo es secuestrado por un barco y recogido y enviado a la oficina de un dentista de Sidney. Así, mientras Marlin se aventura en el océano para intentar recuperar a Nemo, conoce a una pez cirujano llamada Dory (Ellen DeGeneres), la cual sufre de pérdida de memoria a corto plazo.
Estos extraños compañeros viajarán una gran distancia, encontrando por el camino varias criaturas marinas peligrosas como tiburones, rape y medusas, mientras tratan de localizar a Nemo, quien se encuentra recluido en la pecera de la oficina del dentista, situada en el Puerto de Sydney.
