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在澳洲大堡礁的深海中,小丑鱼爸爸玛林和儿子尼莫简单幸福的生活着,可是爸爸做事常常畏首畏尾,是个胆小鬼,尼莫觉得爸爸很不勇敢,甚至有点看不起自己的爸爸。小尼莫却总是天不怕地不怕,跟同伴们去水面玩耍的时候,竟然被渔网捞了起来,辗转被卖到一家牙医诊所。
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故事从上一部结尾的六个月后开始,患上思乡病的蓝藻鱼多莉决定去寻找自己的父母查理和安妮,在小丑鱼尼莫和他的父亲马林的帮助下,她从澳大利亚大堡礁来到了美国加州海岸,在这里她遇到了很多新朋友,有章鱼、海狮、白鲸等等,新的冒险即将开启。