Події мультфільму "У пошуках Дорі" відбуваються в океані біля берегів Каліфорнії за шість місяців після подій, що сталися в першому мультфільмі. Головна героїня мультфільму "У пошуках Дорі" - синя доброзичлива рибка Дорі (Еллен ДеДженерес) із сімейства хірургових. Колись давно Дорі втратила пам'ять і тепер не пам'ятає, звідки вона, і де її рідний дім. Іноді в пам'яті Дорі спливають дитячі спогади, пов'язані з "перлиною Монтерей" у Каліфорнії. І Дорі вирішує вирушити на пошуки своєї сім'ї разом зі своїми друзями Немо (Хайден Роуленс) і Марліном (Альберт Брукс). На своєму шляху вони зустрічають білуху Бейлі (Тай Бурелл), китову акулу Долю (Кейтлін Олсон) і восьминога Хенка (Ед О'Ніл), який зголошується стати гідом Дорі та її друзів.