Der er gået et år, siden Marlin og Dory krydsede det store hav og fandt Nemo igen. Nu lever de alle tre sammen som en familie på koralrevet. En dag tager Dory med Nemos skoleklasse på tur for at se en flok rokker på træk. De lærer om vandringsinstinkter, og om hvordan nogle dyr har en medfødt evne til altid at kunne finde hjem. Oplevelsen vækker noget hos Dory og får hende til at huske noget vigtigt: Hun har en familie! Sammen tager de tre fisk af sted for at finde den.