菲力在蚂蚁王国里并不怎么受欢迎，尽管他发明了先进的收割机，然而阴差阳错，他竟然惹了大祸，公主妹妹小不点因此被蝗虫敌人捉去，而且蚂蚁的粮食也受到了蝗虫的威胁。即使菲力救出了小不点，但还是被赶出蚂蚁王国。只有他在外面的世界找到了对付蝗虫的办法，才有可能回到家园。菲力在城市中遇到了马戏团的一队昆虫。爬虫、蝴蝶、瓢虫、臭虫，他们都似乎身怀绝技，令菲力十分兴奋，于是菲力把他们请回蚂蚁王国对付蝗虫。一场恶战即将开始，昆虫们愈战愈勇，和菲力一同投入到斗争中。智勇双全的菲力也终于回到了蚂蚁王国中，受到大伙儿的赞赏。

大家最喜爱的、健忘的多莉回来了！这次她将与好朋友尼莫与马林一起，寻找她的神秘过去和她遗失的家庭。她能记起来什么？她的父母是谁？还有，她是从哪儿学会了说鲸语？多莉与马林、尼莫一起开启了这场改变“鱼”生的大冒险，穿越大洋至加州著名的海洋生物研究所。 在这里，多莉获得了三位有趣居民的鼎力支持：一只脾气暴躁、经常让研究所雇员找得团团转的章鱼汉克；一头坚信自己的生物声呐技能出问题了的白鲸贝利；以及一头严重近视眼的鲸鲨运儿。当多莉和朋友们在研究所错综复杂的内部水道中辗转前行时，她也逐渐对友谊、亲情和家庭的奥义有了更深刻的认识……

患有短期健忘症的多莉（艾伦·德詹尼丝 配音）曾经也拥有美好的家庭，然而一连串的意外让她与和蔼可亲的父母失散。此去经年，多莉邂逅了小丑鱼父子马林（艾伯特·布鲁克斯 配音）和尼莫（海登·罗伦斯 配音），与他们经历了前所未有的大冒险。平静的日子里，童年时期的片段记忆突然闯入多莉的脑海，于是她再度踏上寻找父母的旅程。这一次，她来到了海洋生物博物馆，遇到了不打算回到大海的章鱼汉克（Ed O'Neill 配音）以及童年时的朋友鲸鲨运儿（凯特琳·奥尔森 配音）。循着记忆中的蛛丝马迹，她离父母越来越近。然而在这一过程中，她又和马林父子失散了。对友情、亲情的执着，让这群小家伙无论千难万险也要坚持到底……

自从上一集牛仔伍迪（汤姆·汉克斯 配音）救回巴斯光年（蒂姆·艾伦 配音）之后，他一直和其他玩具一起快乐的生活在小主人家。一次，小主人参加夏令营去了，伍迪因为破旧而没被带去。留在家里的伍迪恰巧被一个玩具收藏家发现了，认为他是近代最具代表性的玩具。于是将伍迪偷了出来放在颇富盛名的文化博物馆内展览。在家里所有的玩具都很担心伍迪，因此巴斯光年自告奋勇去寻找伍迪，但是当他们发现伍迪在展览馆时， 伍迪却似乎不再愿意回去过那平凡的生活……

在澳洲大堡礁的深海中，小丑鱼爸爸玛林（艾伯特·布鲁克斯 配音）和儿子尼莫（亚历山大·古尔德 配音）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。玛林对儿子的生死未卜感到十分的担忧，就算平时不能大胆行事，为了儿子也要勇敢豁出去了。可是在路上遇到了很多艰难与恐惧，令他十分胆怯。幸好他遇到了好心的多瑞（艾伦·德詹尼丝 配音），一路与他作伴。父子俩都遇到了很多热心的帮助，终于重逢，玛林也从此成为儿子以及大家心中的英雄。