Con la ayuda de Marlin y su hijo Nemo, Dory, que sufre pérdidas de memoria a corto plazo, decide emprender un largo viaje en busca de sus padres, a los que perdió hace años.

Después de que su hijo Nemo es capturado en la Gran Barrera de Coral y llevado al consultorio de un dentista de Sydney, depende de Marlin, un padre soltero y la olvidadiza Dory encontrar la manera de llevar a Nemo a casa de manera segura.

Bob Parr, uno de los principales luchadores enmascarados contra el crimen del mundo, conocido por todos como "Mr. Increíble", luchó contra el mal y salvó vidas a diario. Pero ahora, quince años después, Bob y su esposa, un famoso superhéroe por derecho propio, han adoptado identidades civiles y se han retirado a los suburbios para vivir una vida normal con sus tres hijos. Ahora es un ajustador de reclamos de seguros, luchador contra el aburrimiento y una cintura abultada. Con ganas de volver a la acción, Bob tiene su oportunidad cuando una misteriosa comunicación lo convoca a una isla remota para una misión de alto secreto.

Un auto de carreras llamado Lightning McQueen es asaltado en Radiator Springs, donde encuentra el verdadero significado de la amistad y la familia.