เรื่องราวเริ่มต้นที่ Great Barrier Reef ในออสเตรเลีย โดยติดตามชีวิตของ Marlin (เสียงพากย์โดย Albert Brooks), ปลานีโม่ที่ต้องดูแลลูกชาย Nemo (เสียงพากย์โดย Alexander Gould) ซึ่งเกิดมาพร้อมกับความพิการที่ทำให้เขามีเพียงหนึ่งข้าง
เมื่อ Nemo ถูกจับตัวไปโดยนักประมง, Marlin จึงต้องออกเดินทางเพื่อค้นหาเขา และพบกับการผจญภัยที่น่าตื่นเต้นมากมาย ในระหว่างการเดินทาง, Marlin ได้พบกับ Dory (เสียงพากย์โดย Ellen DeGeneres), ปลาทูน่าที่มีความจำสั้นแต่เต็มไปด้วยความหวังและมองโลกในแง่ดี
ทั้งคู่ต้องเผชิญกับอันตรายมากมาย เช่น ฉลาม, แมงกะพรุน และการสำรวจสิ่งมีชีวิตใต้ทะเลที่แปลกประหลาด ทั้งหมดนี้ในความพยายามที่จะนำ Nemo กลับบ้าน
