O rok později, než Marlin a Dory našli Nema, se všichni tři usadili a žijí spokojeně na korálovém útesu. Jednoho dne se Dory, Nemo a jeho spolužáci vydali sledovat putování rejnoků. Během výletu se Dory začaly vracet vzpomínky na její rodiče, se kterými se jako malá ztratila. Z těchto útržků se Dory pokouší najít svou rodinu a společně s Marlinem a Nemem se tak dostanou do mořského akvária v zátoce Morro v Kalifornii, kde se ošetřují a léčí nemocná a zraněná zvířata, aby je mohli vrátit zpět do oceánu. Dory brzy zjistí, že hledání rodičů bude mnohem náročnější, než si původně představovala.