Der Schreck sitzt dem ohnehin notorisch ängstlichen Clownfisch Marlin gehörig in den Gräten: Hilflos muss er mit ansehen, wie sein einziger Sohn Nemo ausgerechnet am ersten Schultag bei einem Klassenausflug von einem Taucher aus dem Heimatriff entführt wird. Marlin zögert nicht eine Sekunde und macht sich sofort auf die aussichtslos erscheinende Suche nach seinem Sprössling. Auf seiner Reise trifft er auf die herzliche, aber leider schrecklich vergessliche Fischdame Dorie, die ihm fortan nicht mehr von der Flosse weicht. Gemeinsam müssen die beiden zahlreiche Abenteuer auf der Suche nach Klein Nemo, der mittlerweile in einem Aquarium in einer Zahnarztpraxis in Sydney gelandet ist, bestehen. Nur knapp entrinnen sie den Zähnen von drei bedrohlichen Haifischen, die ihrem Image als hirnlose Fischverspeiser abschwören möchten und so gern Fischfreunde wären. Und das ist erst der Anfang - mit bibbernden Kiemen schauen die beiden in das monströse Antlitz eines Anglerfisches, müssen in Höchstknotenzahl ein Feld voller brandgefährlicher Quallen durchqueren, bis sie schließlich im Kreise einer surfenden Horde extrem entspannter Meeresschildkröten kurz verschnaufen können. Dories Kenntnisse in "Walisch" führen beinahe zu einem Desaster, als Marlin und sie einem Blauwal begegnen. Nemo schmiedet währenddessen mit seinen neuen Freunden im Aquarium verwegene Fluchtpläne. Die Zeit drängt, denn die als Fischkillerin verschriene Nichte des Zahnarztes ist schon auf dem Weg zur Praxis - und Nemo soll Onkelchens Geburtstagsgeschenk für sie sein.