
Di sebuah lautan lepas di Queensland, Australia, tepatnya di wilayah terumbu karang nasional, hiduplah sepasang ikan badut yang terdiri dari Ayah dan anak. Ayahnya bernama Marlin dan anaknya bernama Marlin.
Sang Ibu sudah lama meninggal akibat serangan ikan barracuda yang bukan hanya menyebabkan sang ibu kehilangan nyawa namun juga anak-anaknya yang berusaha ia lindungi.
Hal tersebut membuat Marlin sangat protektif pada Nemo, yang merupakan satu-satunya anak mereka yang selamat. Marlin dengan sigap menjaga Nemo semampu yang ia bisa. Ini membuat Nemo yang awalnya mengerti karena masih kecil menjadi mulai terkekang. Apalagi tingkah Ayahnya yang berlebihan mulai dijadikan lelucon oleh teman-teman Nemo di sekolah.
Nemo malu bukan main; untuk membuktikannya bahwa ia bisa sendiri, ketika guru Nemo mengajak para muridnya semacam study tour mengenal berbagai macam dunia terumbu karang, Nemo bermain ke batas terumbu karang dan samudra luas. Ia dengan santainya naik ke permukaan laut dan memegang bagian bawah kapal boat. Hal itu disaksikan semuanya.
__ADS_1
Marlin yang melihat hal tersebut murka bukan main. Ia meminta Nemo untuk segera kembali ke batas aman. Naas, begitu akan kembali, ada seorang penyelam yang sedang berenang di dekat terumbu karang dan Nemo ditangkap oleh penyelam tersebut, ia dimasukan ke dalam sebuah plastik dan dibawa pergi naik boat yang bagian bawahnya sempat ditepuk Nemo.
Marlin panik, ia dengan segera mengejar penyelam yang sudah naik ke atas perahunya, begitu akan mengikuti boat tersebut, Marlin terhempas baling-baling dan sulit untuk mengejarnya karena kalah cepat. Marlin menangis, ia bingung harus bagaimana dan tidak tahu harus minta tolong kepada siapa.
Tak putus asa, Marlin terus mencari upaya agar bisa bertemu dengan anaknya kembali. Marlin mulai berenang jauh dari terumbu karang tempat ia tinggal. Di perairan asing, ia bertemu dengan seorang ikan lain berjenis Blue Tang bernama Dory. Marlin dan Dory bertabrakan sehingga membuat Marlin hilang kesadaran.
Begitu sadar, Marlin lantas meminta tolong Dory untuk memberitahu apakah ia melihat ada perahu yang lewat di sekitar perairan. Dory mengatakan melihatnya lantas mengajak Marlin pergi untuk mengejar, namun lama kelamaan Dory melakukan hal aneh. Dory menuduh Marlin mengikutinya sehingga Dory marah dan malah membuat Marlin bingung.
Bruce dan teman-temannya ternyata hiu baik, mereka mengajak Dory dan Marlin mengobrol banyak. Sampai satu kali, Marlin melihat kacamata selam yang tak sengaja jatuh dari boat yang Marlin cari. Di sana ada alamat penyelam tersebut, namun karena rebutan dengan Dory, kacamata itu jatuh ke palung dalam sehingga mereka berdua harus mengambilnya.
__ADS_1
Awalnya Marlin takut bukan main namun Dory memintanya untuk tetap berenang apapun masalahnya; sehingga mereka berdua berhasil masuk ke palung dan menemukan kacamata tersebut. Dory langsung menghafal alamat yang tertera dan kembali naik ke permukaan sebelum ada ikan ganas bawah laut yang menyerang.
Begitu sampai di permukaan, Marlin dan Dory bertemu dengan banyak ikan dan mereka menanyakan dimana letak Sydney karena disanalah anaknya berada. Ikan-ikan tersebut lantas memberitahu arahnya. Mereka diminta untuk mengikuti jalan lurus melewati celah tebing dan masuk ke dalam arus laut selatan untuk menuju Sydney.
Para ikan tersebut juga mengatakan bahwa harus terus jalan melewati lembah bukan naik ke atas lembah karena ada ubur-ubur pada Dory. Namun saat Dory memberitahu Marlin, Marlin tak percaya dan malah naik ke permukaan. Ini membuat mereka berdua terserang ubur-ubur. Dory dan Marlin pingsan, beruntung ada penyu yang membawa mereka ke dalam arus laut.
Di dalam arus laut, Marlin yang sudah sadar lantas memberitahu maksudnya dia ke Sydney untuk mencari anaknya Nemo. Cerita ini akhirnya menyebar ke semua mahluk laut lain hingga terdengar oleh seorang burung yang tahu dimana Nemo berada. Burung pelikan itu akhirnya menuju tempat Nemo. Nemo berada di sebuah akuarium seorang dokter gigi.
Setelah mendengar Ayahnya sedang dalam perjalanan untuk menemuinya, Nemo yang sempat melakukan percobaan untuk melarikan diri namun gagal, langsung memberanikan diri lagi. Ini dilakukan bukan hanya untuk kabur dari akuarium itu saja tapi juga untuk melepaskan diri dari keponakan si dokter gigi yang kejam apabila bertemu dengan ikan baru.
__ADS_1
Berhasil! Nemo bisa kembali ke laut untuk bertemu dengan Ayahnya setelah melewati banyak drama. Itu semua berkat Dory juga yang tetap tinggal di dekat laut disaat Marlin kembali sendiri karena mengira Nemo sudah tewas.
Akhirnya mereka bertiga kembali ke Queensland dan hidup bahagia. Marlin juga sudah memberanikan diri untuk melepas Nemo untuk bisa berpetualang sendiri tanpa dirinya.