故事背景發生在汪洋大海，在美麗的海葵海底花園中，住著一對相依為命的小丑魚父子，自從魚媽媽意外喪生後，魚爸爸馬林就承擔起父兼母職的工作，盡力撫養他的小兒子尼莫。由於大海中暗藏種種的危機，馬林總是告訴尼莫不要亂跑，應該處處小心才能確保安全，但不知天高地厚的小尼莫，一心想擺脫種種限制，去游遍海洋追尋冒險。有一天，被好奇心驅使的尼莫再度離開父親的視線，結果居然被一位潛水夫給逮住了！因此被帶到雪梨一家牙醫診所的水族箱中飼養。心急如焚的馬林為了尋回尼莫不畏艱難，決定展開他的千里尋子之旅，在途中遇到一隻健忘的藍倒吊魚多利願意幫忙與他同行，後來還遇到三條希望吃素的鯊魚：布魯斯、安安以及小沈，也遭遇各式各樣的危機，他們必須跟上東澳洋流，並且還要想辦法超越大海上岸，才能到雪梨街頭找到尼莫。