Dans Le monde de Némo, deux poisson clowns, Marlin et son épouse Coral, admirent leur nouvelle maison dans la Grande Barrière de Corail et leur couvée d’œufs qui sont dues à éclore dans quelques jours. Soudain, un barracuda les attaque, laissant Marlin inconscient avant de manger Coral et tous sauf un de leurs oeufs. Noms Marlin cette Nemo d’oeuf, un nom qui aimait Coral.
Quelques années plus tard, le premier jour de Nemo de l’école arrive. Nemo a un petit aileron droit, en raison d’une blessure mineure à son œuf de l’attaque de barracuda, ce qui limite sa capacité de natation. Après Marlin embarrasse Nemo lors d’un voyage sur le terrain de l’école, Nemo désobéit à son père et se esquive du récif vers un bateau, résultant en lui d’être capturé par les plongeurs. Alors que le bateau navigue loin, l’un des plongeurs cogne accidentellement son masque de plongée dans l’eau.
Tout en essayant en vain de sauver Nemo, Marlin répond Dory, un naïf, mais bon cœur et optimiste Regal tang avec la perte de mémoire à court terme. Tout en répondant à trois requins sur un régime sans poisson, Bruce, un grand requin blanc; Anchor, un requin-marteau; et Chum, un requin mako, Marlin découvre le masque du plongeur qui a été abandonnée depuis le bateau et remarque une adresse écrite sur elle. Cependant, quand il se dispute avec Dory et lui donne un saignement de nez accidentellement, l’odeur du sang provoque Bruce perdre le contrôle de lui-même et essayer de manger Marlin et Dory. Les deux évasion de Bruce, mais le masque tombe dans une tranchée dans la mer profonde. Pendant un combat dangereux avec une baudroie dans la tranchée, Dory se rend compte qu’elle est capable de lire l’adresse écrite sur le masque, ce qui conduit à Sydney, en Australie, et parvient à se en souvenir. Après avoir reçu les directions à Sydney d’une grande école de moonfish, Marlin et Dory exécuter accidentellement dans une fleur de méduses qui les piquent presque à mort; Marlin tombe épuisé après l’évasion risquée et se réveille pour voir une tortue de mer surf-culture appelé Crush, qui prend Dory et lui sur l’Australian Current Orient. Dans le courant, Marlin part à contrecoeur les détails de son voyage avec un groupe de jeunes tortues de mer; son histoire se propage rapidement à travers l’océan de bouche à oreille et atteint finalement Nemo à Sydney.
Pendant ce temps, le capteur de Nemo – P. Sherman, un dentiste – le place dans un réservoir de poissons dans son bureau sur le port de Sydney. Là, Nemo rencontre un groupe de poissons d’aquarium appelé le « Tank Gang », dirigé par un idole maure rusé et ambitieux nommé Gill. Le « Tank Gang» comprend ballonnement, un poisson-globe, Bubbles, une Tang jaune, Peach, une étoile de mer, Gurgle, un Gramma royal, Jacques, une crevette de nettoyage Pacifique et Deb, une queue noire Humbug. Les poissons ont peur d’apprendre que le dentiste prévoit de donner Nemo à sa nièce, Darla, qui est tristement célèbre pour avoir tué un poisson rouge donné à elle précédemment, en agitant constamment son sac. Afin d’éviter cela, Gill donne Nemo un rôle dans un plan d’évacuation, qui consiste à bloquer le filtre du réservoir et forçant le dentiste pour enlever le poisson du réservoir pour le nettoyer manuellement. Le poisson serait placé dans des sacs en plastique, à quel point ils rouleraient par la fenêtre et dans le port. Après un pélican Nigel amicales nommé visite avec des nouvelles de l’aventure de Marlin, Nemo parvient à bloquer le filtre, mais le plan se retourne lorsque le dentiste installe un nouveau filtre high-tech.
En quittant le courant est de l’Australie, Marlin et Dory se perdent et sont engloutis par une baleine. Inside immense bouche de la baleine, Marlin tente désespérément de se échapper tout en Dory tente de communiquer avec elle. En réponse, la baleine les transporte vers le port de Sydney et les expulse par son évent. Ils sont accueillis par Nigel, qui reconnaît Marlin des histoires qu’il a entendues et lui et Dory sauve d’un troupeau de mouettes affamées en les ramassant dans son bec et de les prendre au bureau du dentiste. A cette époque, Darla est arrivé et le dentiste est prêt à donner à son Nemo. Nemo tente de faire le mort dans l’espoir de se sauver, et, en même temps, Nigel arrive. Marlin voit Nemo et les erreurs de cette loi de la mort réelle de son fils. Gill aide Nemo se échapper dans un drain à travers un puits après une lutte chaotique.
Accablé de désespoir, Marlin laisse Dory et commence à nager à la maison. Dory perd alors sa mémoire et devient confus, mais répond Nemo, qui a atteint l’océan à travers un tuyau d’évacuation sous-marine. La mémoire de Dory est rétablie après elle lit le mot « Sydney » sur un tuyau d’évacuation à proximité et, se souvenant de son voyage, elle guide Nemo Marlin qui change sa tristesse au bonheur. Après les deux réunir joyeusement, Dory est pris dans un filet de pêche avec une école de loches. Nemo entre bravement le net et dirige le groupe de nager vers le bas pour briser le filet, qui rappelle un scénario similaire qui se est produit dans le réservoir de poissons plus tôt. Le poisson, y compris Dory, réussir à briser le net et évasion. Après quelques jours, Nemo part pour l’école une fois de plus en Marlin ne est plus surprotecteur ou douteux de la sécurité de son fils, regarder fièrement Nemo nager dans le lointain.
Retour au bureau du dentiste, le filtre high-tech se décompose et The Gang réservoir ont échappé dans le port, mais se rendent compte qu’ils sont confinés dans les sacs d’eau que le dentiste les mettre en lors du nettoyage du réservoir.