Det har gått ett år siden eventyret til Nemo. Den glemske Doris lever et strålende liv på revet sammen med Nemo og Marvin. En dag husker hun at hun har en familie som kanskje leter etter henne. Sammen drar trioen på et eventyr over havet mot California og det berømte Havinstituttet med sitt store akvarium. For å finne foreldrene sine får Doris hjelp av de spektakulære innbyggerne i akvariet.