Nemo é um peixe-palhaço que tem uma nadadeira de tamanho diferente da outra e único sobrevivente da sua família. Seu pai é superprotetor por ter somente este filho.
Chega o dia em que este Nemo tem que ir à escola e enfurecido com a superproteção do seu pai desobedece, indo em direção ao alto-mar, e assim sendo sequestrado por um pescador.
Marlin (pai de Nemo) se desespera e tenta nadar atrás do seu filho, mas perde-o de vista. Ao passar por um cardume de peixes, ele "dá de cara" com Dory, uma peixinha que sofre de um tipo de amnésia temporária e esquece as coisas assim que elas acontecem.
Nemo foi parar num enorme aquário no consultório de um dentista com uma bela vista para a Baía de Sydeny, onde vive um grupo de diversas espécies.
Dory e Marlin juntos passam por diversas aventuras até chegar a Baía de Sidney, na Austrália, onde ficava o aquário onde estava Nemo.
As aventuras de Marlin e Dory ganham fama e o boca a boca sobre esta dupla perfeita se espalha entre os peixes e aves. Assim está história chega até Nemo que descobre que seu pai está a sua procura. Encorajado por Gil, o líder da turma do aquário e motivado pelo desejo de voltar para seu pai, Nemo põe em ação um plano de fuga. Mas ele tem o tempo curo, pois a Darla sobrinha do dentista, uma máquina de destruição que é conhecida por chacoalhar os peixes até deixa-los boiando de barriga para cima.
A dupla extraordinária (Marlin e Dory) chegando ao porto de Sydney conta com a ajuda de um pelicano simpático (Nigel) que achou incrível a coragem do peixe-palhaço para encontrar seu filho. Pai e filho conseguem depois de muitos obstáculos finalmente se reencontram.
Está história deveria ser vista por todos os pais juntos com seus filhos, pois nos ensinar como emocionantemente devemos vencer o preconceito e medo.