在一座与世隔绝的小岛上，生活着种类繁多且快乐无忧的小鸟。不过他们中间总有异类存在，比如离群索居的胖红（杰森·苏戴奇斯JasonSudeikis配音），孤儿出身且有些另类的怪异容貌让他成为其他鸟儿嘲笑和奚落的对象。久而久之，胖红也养成了促狭易怒的性格。在被法官判处参加情绪管理课程期间，他结识了速度极快的飞镖黄（乔什·加德JoshGad配音）和一不小心便会引起爆炸的炸弹黑（丹尼·麦克布耐德DannyMcBride配音）。三个怪胎由此闹出不少的笑话。未过多久，神秘的绿猪莱纳德（比尔·哈德尔BillHader配音）带着手下来到小岛，他们展现出友善的面孔，可又仿佛在暗中策划这什么。岛上只有胖红对绿猪的到来充满戒备，而他的担忧也很快得到了验证……

患有短期健忘症的多莉（艾伦·德杰尼勒斯EllenDeGeneres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AlbertBrooks配音）和尼莫（海登·罗兰斯HaydenRolence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EdO’Neill配音）以及童年时的朋友鲸鲨运儿（凯特琳·奥尔森KaitlinOlson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……