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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）一起探索她神秘的过去和失去的家人。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？多莉与马林和尼莫一起踏上了这场改变人生的冒险之旅，穿越大洋来到著名的加州海洋生物学研究所。在这里，多莉得到了三位有趣的居民的协助：章鱼汉克（艾德奥尼尔配音），他经常让机构员工四处张望；白鲸贝利（泰伯瑞尔TyBurrell配音）认为自己的生物声纳技能是错误的，而幸运儿是一只严重近视的鲸鲨（凯特琳奥尔森KaitlinOlson配音）。随着多莉和她的朋友们在错综复杂的感情内心水道中前行，她也逐渐对友情、亲情、亲情的意义有了更深的理解……
