I det farverige og varme tropiske vand i Det Store Barriere-Revs farvande lever en klovnefisk ved navn Marlin sikkert og afsondret i en stille afsats sammen med sin eneste søn, Nemo. Rystet over havets uforudsigelige risici kæmper han for at beskytte sin søn. Nemo, som alle unge fisk, er ivrig efter at udforske det mystiske rev. Da Nemo uventet bliver taget væk hjemmefra og kastet ud i en tandlægeklinikks akvarium, bliver Marlin den usandsynlige helt på en episk rejse for at redde sin søn. På sin færd finder Marlin sammen med en venlig samaritaner ved navn Dory, en Regal Blue Tang-fisk med den værste korttidshukommelse og det største hjerte i hele oceanen. Som de to fisk fortsætter deres rejse og møder adskillige farer, tvinger Dorys optimisme konstant Marlin til at finde mod til at tage risici og overvinde sine frygt. På den måde får Marlin evnen til at stole på og tro, som Dory, at tingene ender godt. Mødt med havfugle, kloaksystemer og endda manden selv, ender far og søns skæbnesvangre adskillelse i triumf. Og den engang frygtsomme Marlin bliver en ægte helt i sin søns øjne og i hele oceanet.