Im Schutz eines großen Riffs lebt Clownfisch Marlin mit seiner Familie. Doch ein gefräßiger Räuber überfällt sie: Marlins Frau und fast alle seine Kinder kommen dabei ums Leben. Nur der kleine Nemo überlebt. Aus Angst, ihn ebenfalls zu verlieren, behütet Marlin seinen Sohn fortan besonders streng. Nemos Neugier lässt sich jedoch nicht bremsen – schon bald wird er gefangen und als Zierfisch nach Sydney gebracht.

Als Marlin durch einige Möwen erfährt, dass Nemo im Aquarium eines Zahnarztes gelandet ist, bricht er zu einer gefährlichen Rettungsmission auf. Begleitet wird er von Dorie, einem freundlichen Fisch mit einem sehr kurzen Gedächtnis. Gemeinsam stellen sie sich Haien, Quallen und vielen weiteren Hindernissen. Währenddessen schmiedet Nemo mit den anderen Aquariumsfischen einen mutigen Plan, um aus ihrem Gefängnis auszubrechen.