Kayıp Balık Dori'de, Dori birden ailesine dair parçalar hatırlamaya başlar ve onları bulmak için Marlin ile Nemo'nun peşine takılır. Üçlü, açık denizden yola çıkar ve Dori'nin izini sürerek bir deniz yaşamı enstitüsüne ulaşır. Dori burada yönünü kaybeder, ama aynı zamanda yeni dostlar edinir. Hank adında huysuz bir ahtapot, Destiny adında bir balina köpekbalığı ve Bailey adında bir beyaz balina ona yol göstermeye çalışır. Dori, ipuçlarını birleştirip ailesine yaklaşırken, geçmişiyle ilgili daha çok şeyi hatırlamaya başlar. Peki Dori, kaybolan ailesini gerçekten bulabilecek midir?