В самом начале анимационного произведения, главный герой, рыба Марлин, сталкивается с утратой своей спутницы Корал, которую уносит из жизни агрессивная барракуда, не оставив после себя ничего, кроме печали и одиночества. В этом же несчастье теряется вся их потомство.
С тех пор Марлин, оказавшись в роли единственного родителя, посвящает всё своё время и любовь воспитанию оставшегося в живых сына Немо. Когда Немо пропадает, Марлин отчаянно пускается в поиски.
Однако существует теория одного из пользователей Reddit, предполагающая, что всё это время Марлин мог преследовать лишь образ, родившийся в его собственном разуме, ведь, согласно этой версии, Немо на самом деле никогда не существовал.
После гибели своей семьи, Марлин оказывается совершенно один и не находит в себе сил справиться с огромной утратой, что постепенно приводит его к помешательству.
В попытке обрести хоть какой-то покой души, Марлин утешает себя мыслью, что его сын все-таки выжил. Этот сюжетный поворот превращает всю историю в глубокий аллегорический рассказ о пути, который отец должен пройти через пять стадий принятия.
Марлин, обеспокоенный безопасностью, изначально не позволяет Немо отправиться в школу. Попытки Немо действовать по-своему вызывают у отца гнев, за что мальчика упрекают. В своем путешествии за сыном, Марлин находит союзницу в лице Дори, страдающей потерей памяти, вместе с которой он преодолевает множество испытаний. Пик их приключений достигается, когда Марлин становится свидетелем того, как Немо уносится в канализацию, что погружает его в отчаяние. Однако, преодолевая свои страхи и учась принимать неизбежное, Марлин наконец учится "отпускать" и принимать независимость сына.
В концовке истории, Марлин примиряется с реальностью, что Немо должен идти своим путем, что символично изображено его уходом за горизонт морского дна. Интересный факт, что имя Немо, переводящееся как "никто" из латыни, служит скрытой ссылкой на знаменитый роман "20 000 лье под водой".