Nemo est un petit poisson-clown qui vit avec son père Marlin dans un magnifique récif de corail, au large des côtes australiennes. Un jour, le jeune aventureux défie son papa, qu'il juge trop protecteur, en se hasardant près d'un yacht. Il se fait alors capturer par un plongeur et se retrouve bientôt dans l'aquarium d'un dentiste. Il y fait la connaissance d'autres poissons tropicaux avec lesquels il participe à diverses tentatives d'évasion. Pendant ce temps, Marlin s'efforce de retrouver fiston avec l'aide de sa compagne de voyage Dory, un poisson pétri de bonnes intentions mais qui souffre d'amnésie instantanée. Même confrontés à des requins voraces, des méduses menaçantes, une baleine terrifiante et bien d'autres dangers, ils n'abandonneront jamais l'espoir de retrouver le petit Nemo.