Ein Jahr ist vergangen, seit Clownfisch-Vater Marlin seinen verschollenen Sohn Nemo quer durch den ganzen Ozean gesucht hat und dabei tatkräftig von der vergesslichen Doktorfisch-Dame Dorie unterstützt wurde. Die Aufregungen des Abenteuers liegen mittlerweile lange zurück und die Drei sind wie eine kleine Familie. Doch als Dorie eines Tages eine scheinbar unbedeutende Beobachtung macht, schießt es ihr plötzlich durch den Kopf: Wo sind denn eigentlich ihre Eltern abgeblieben? Kleine Bruchstücke ihrer Vergangenheit kommen auf einmal zurück und lassen sie nicht in Ruhe. Für Dorie ist klar: Dieses Mal muss sie sich auf die Suche begeben. Gemeinsam mit Marlin und Nemo macht sie sich auf eine Reise voller Gefahren, die sie bis ins Meeresbiologische Institut in Kalifornien führt. Doch wird sie dort endlich mit ihrer Familie wiedervereint?

Ein US-Wissenschaftler entdeckt einen riesigen Meteoriten, der sich auf direktem Kollisionskurs mit der Erde befindet. Die Ausmaße des Meteoriten scheinen gigantisch. Bei einem Einschlag wird zu 99% Sicherheit alles Leben auf der Erde ausgelöscht. Währen die Regierungen der Erde verzweifelt bemüht sind, den drohenden Untergang durch verschiedene Strategien mittels Atomwaffen abzuwenden, suchen die verzweifelten Eltern Jason und Ashley ihre Tochter, die sich irgendwo in Los Angeles aufhält. Angesichts der drohenden Zerstörung erkennen sie schnell, dass keine noch so fortschrittliche Technologie ihnen helfen wird, ihre Tochter zu finden oder den Meteoriten zu stoppen. Nur das Hoffen auf ein Wunder und der tiefe Glauben an eine höhere Macht bieten ihnen noch Trost.