故事发生在尼莫与马林团聚一年后。多莉在一次校外活动中突然记忆闪回，想起了自己的父母，并决定穿越太平洋去寻找他们。马林和尼莫义无反顾地陪她踏上了旅程。在途中，多莉被人类抓走，带到了克利夫兰的一个海洋生物康复中心。在那里，她遇到了一只脾气暴躁但擅长伪装的章鱼“汉克”，以及一头声纳系统失灵的鲸鲨“运儿”和白鲸“贝利”。多莉必须依靠自己模糊的记忆碎片和突然闪现的“本能”，在大家的帮助下，找到那个名为“宝石”的隔离区，并在一切太晚之前与父母团聚。
虽然不及第一部惊艳，但《海底总动员2》成功地将焦点转移到了可爱又让人心疼的多莉身上。影片节奏极快，笑点密集，章鱼汉克的加入带来了全新的视觉奇观。关于“遗忘”与“本能”的主题探讨，不仅适合孩子，更治愈了无数在记忆困境中挣扎的成年人。
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