人见人爱的健忘多莉（艾伦·德杰尼勒斯配音）回来了！此次她将与好朋友尼莫（海登·罗伦斯HaydenRolence配音）和马林（阿尔伯特·布鲁克斯AlbertBrooks配音）一起，寻找她神秘的过去和失散的家人。她能记住什么？她的父母是谁？还有，她是从哪里学会说鲸鱼语的？多莉、马林、尼莫都开始了这场改变“鱼”一生的大冒险，漂洋过海来到了著名的加州海洋生物研究所。在这里，多莉得到了三位有趣的居民的全力支持：汉克（埃德奥尼尔配音），这是一只让实验室员工忙个不停的暴躁章鱼；Bailey（由TyBurrell配音），一只白鲸，他认为自己的生物声纳技能有问题）；以及严重近视的鲸鲨Lucky（凯特琳·奥尔森KaitlinOlson配音）。当多莉和她的朋友们在实验室错综复杂的内部水道中前行时，她也逐渐对爱情、家庭和家庭的深刻理解有了更深的理解……
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