患有短期健忘症的多莉（艾伦·德杰尼勒斯 Ellen DeGeneres 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 Albert Brooks 配音）和尼莫（海登·罗兰斯 Hayden Rolence 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（艾德·奥尼尔 Ed O'Neill 配音）以及童年时的朋友鲸鲨运儿（凯特琳·奥尔森 Kaitlin Olson 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……
艾伯特·布鲁克斯 艾伦·德杰尼勒斯 亚历山大·古尔德 威廉·达福 布拉德·加内特 艾莉森·珍妮 奥斯汀·潘德尔顿 斯蒂芬·鲁特 薇姬·刘易斯 乔·兰福特 杰弗里·拉什 安德鲁·斯坦顿 伊丽莎白·帕金斯 Nicholas Bird 鲍勃·彼德森 巴瑞·哈姆弗莱斯 艾瑞克·巴纳 布鲁斯·斯宾斯 比尔·亨特 Jordan Ranft 埃丽卡·贝克 埃里克·佩尔·沙利文 约翰·拉森贝格
本·贝尔特 艾丽莎·奈特 杰夫·格尔林 佛莱德·威拉特 西格妮·韦弗 MacInTalk 约翰·拉森贝格 凯茜·纳基麦 泰迪·牛顿 鲍伯·伯根 洛丽·理查德森 吉姆·瓦德 彼特·道格特 安德鲁·斯坦顿 杰夫·皮金 约翰·齐甘 米凯·麦高万 雪莉·琳恩 克莱特·惠特克 唐纳德·富利洛夫 罗里·艾伦 杰斯·哈梅尔 拉瑞恩·纽曼 扬·拉布森 保罗·伊丁
大卫·弗利 凯文·史派西 茱莉亚·路易斯-德瑞弗斯 海顿·潘妮蒂尔
李思娴 郭亚维 宋磊 申克
黄磊 杨子姗 何沄伟 王劲松 王玥波 马元 赵慧珊 周启勋 王迪 李小晨 张译心 李周
莎拉·斯努克 柯蒂·斯密特-麦菲 杰基·韦佛 尼克·凯夫 艾瑞克·巴纳 玛格达·苏班斯基 多米尼克·皮侬 托尼·阿姆斯特朗 保罗·卡普西斯 伯尼·克利福德 大卫·汤普森 夏洛特·贝尔斯 梅森·里索斯 亚当·艾略特 艾格尼丝·戴维森 丹尼尔·阿格达格 萨克森·怀特 赛琳娜·布伦南 斯米塔·辛格 布莱登·艾斯亚克 丹·多赫蒂 亚历山大·伊森纳罗·桑塔菲 海德利·艾略特 卢克·艾略特
绿川光 广濑裕也 宫本侑芽 齐藤壮马 榎木淳弥 若山诗音 梅原裕一郎 安济知佳 高桥良辅 小西克幸 悠木碧 松风雅也 Masaya Matsukaze 新谷真弓 三森铃子 鬼头明里 铃村健一 高桥花林
李佳怡 姜广涛 黎筱濛 赵慧珊 山新 乔菲菲
欧阳万成 杨伯文 朱莉·黄·拉帕波特 乔·科伊 袁文忠 李楠 许玮伦 苏菲·吴 李勋 安德鲁·基希诺 乔迪·朗 黄荣亮 迪·布拉雷·贝克尔 罗伯特·吴 大卫·陈 詹姆士·谢 基兰·里根 阿尔忒弥斯·斯诺 Kaiji Tang Andrew Pang
托妮·科莱特 菲利普·塞默·霍夫曼 巴瑞·哈姆弗莱斯 艾瑞克·巴纳 贝塔尼·维特莫尔 蕾妮·盖耶 伊恩·莫利·梅尔德伦 朱莉·福塞斯 约翰·弗劳思 克里斯托弗·马西 卡罗琳·莎士比亚-艾伦 琳恩·史密斯 迈克尔·延纳
蒋可 王晓彤 李晔 孙宁芳 范楚绒 洪海天 谢元真 胡谦 刘北辰 周南飞 严丽祯 谭满堂 翟巍
申世佑 刘思奇 张茗 贾晨露 杨凝 宝木中阳 姜广涛 山新 徐春妮 张鹂 李立宏 王凯 刘炫锐 潘延 符冲 崔杰 陈兆雄
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