1. Dory (lồng tiếng bởi Ellen DeGeneres): Là một con cá xanh sáng với tính cách đầy dễ chịu. Cô nàng bị chứng mất trí nhớ ngắn hạn khiến cho cô lúc nào cũng lạc quan – cho đến khi Dory quên một thứ gì đó quan trọng: gia đình của cô. Cô tìm thấy gia đình mới khi gặp Marlin và Nemo, nhưng cô vẫn bị ám ảnh rằng, ở đâu đó ngoài kia vẫn có ai đó đợi mình. Dory thường gặp rắc rối khi cố gắng nhớ chính xác cái gì – hoặc ai đó mà cô đang tìm kiếm, nhưng cô sẽ không bỏ cuộc cho đến khi khám phá ra quá khứ và thứ gì đó trên đường đi. 2. Bạch tuộc Hank (lồng tiếng bởi Ed O’Neil): Thật sự thì nó là con “septopus” (chứ không phải là “octopus” – bạch tuộc thông thường) vì đã mất đi một xúc tu ở đâu đó…Hank hài hước và biết cách điều khiển các xúc tu còn lại một cách linh hoạt. Nó là một nghệ sĩ với biệt tài ngụy trang siêu hạng. Lần đầu tiên Hank gặp Dory là khi cô nàng tìm thấy nó ơ Viện Đại Dương Học. Nhưng có vẻ như Hank không thích làm bạn với Dory mà chỉ muốn tới Cleveland để tận hưởng một cuộc sống an nhàn mà nó hằng ao ước. 3. Những Con Rái Cá: Chúng thật sự dễ thương. Nghiêm túc thì ai có thể kháng cự lại được sự dễ thương này, khuôn mặt lông lá của chúng ư? 4. Charlie & Jenny (lồng tiếng bởi Eugene Levy & Diane Keaton): Hai con cá này sẽ làm mọi thứ cho đứa con của họ, Dory. Họ cổ vũ và bảo vệ cô, rèn luyện những kỹ năng cho cánh tay của Dory nhằm đối phó với một thế giới đầy rẫy sự phức tạp khi trí nhớ không còn nguyên vẹn. Jenny đầy nhiệt huyết nhưng cũng có một chút sự lơ đãng – nhưng Jenny là một bà mẹ luôn bảo vệ con và là một hình mẫu của sự thông minh. Charlie lại thích đùa cợt, nhưng chẳng có gì quan trọng hơn đối với bản thân ông là giúp con gái vượt qua thử thách – trí nhớ cho đứa con gái nhằm tồn tại. 5. Becky (lồng tiếng bởi Torbin Bullock): Rất khác thường, là một con vịt lập dị thường để ý và thích thú Marlin (bố của Nemo). Đừng bị vẻ ngoài lừa gạt bởi cô nàng Becky này trông thông minh hơn hẳn đấy. 6. Rudder & Fluke (lồng tiếng bởi Dominic West & Idris Elba): Là một cặp hải cẩu lười biếng cũng sinh sống ở Viện Đại Dương Học. Marlin và Nemo tìm thấy chúng đang nằm sưởi ấm ở trên một hòn đá. Hai con hải cẩu này thực sự thích thú và tận hưởng thời gian nằm nhoài ra của chúng, không hề thích bị làm phiền. Không còn gì tệ hơn khi bị chúng cắn. 7. Nemo & Marlin (lồng tiếng bởi Hayden Rolence & Albert Brooks): Một năm sau cuộc phiêu lưu ở biển lớn bao la, Nemo đã quay trở lại với cuộc sống của một đứa trẻ bình thường: đến trường học và ở cùng cha trên dãy san hô với người hàng xóm màu xanh (Dory) của họ. Cuộc phiêu lưu với bao sóng gió và hiểm nguy trước kia không làm cho họ suy sụp tinh thần. Thực tế thì, khi Dory nhớ ra một phần kí ức trong quá khứ và quyết định thực hiện một chuyến đi dài vượt đại dương để tìm gia đình của cô, Nemo là người đầu tiên đề nghị giúp đỡ. Cậu có thể là một chú cá hề trẻ con với một cái vây nhỏ tí xíu, nhưng Nemo luôn đặt hết lòng tin của mình vào Dory. Sau tất cả, cậu cũng hiểu được nhiều điều. Marlin đương nhiên là biết rõ cảm giác lạc mất gia đinh và Dory cũng đã giúp ông tìm được Nemo không lâu trước đây. Con cá hề này không hài hước, nhưng rất trung kiên – ông nhận ra rằng mình không có lựa chọn để chuẩn bị năng lượng và thái độ hoài nghi lo lắng cho một chuyến hành trình dài phía trước, đây là lúc giúp đỡ bạn bè. 8. Cá heo Bailey (lồng tiếng bởi Ty Burrell): Là Chủ tịch của Viện Đại Dương Học, Bailey biết cách thuyết phục người khác bằng kỹ năng phát sóng siêu âm đặc trưng của mình. Tin tốt – hay cũng thế coi là xấu, tùy thuộc vào người bạn hỏi – các giáo sư tại Viện Đại Dương Học không thể tìm thấy bất cứ thứ gì ở Bailey. Có vẻ như Bailey sẽ kết thân với Dory, người có đầy các ý tưởng điên rồ. 9. Cá mập voi Destiny (lồng tiếng bởi Kaitlin Olson): Có thể bơi lội vụng về, nhưng Destiny lại có một trái tim nhận hậu. Mọi thứ của cô nàng này đều lớn cả, thực sự thì cá mập voi là loài cá lớn nhất trong đại dương. Destiny ở Viện Đại Dương Học, nơi mà một ngày kì lạ có một con cá xanh Dory rơi vào bể của cô. Dory có thị lực kém nên nghĩ rằng Destiny bơi lội rất giỏi – chính Destiny cũng phải xấu hổ thừa nhận điều này. Dory rất vui vẻ khi biết rằng Destiny cũng nói ngôn ngữ của cá voi. 10. Ông Ray (lồng tiếng bởi Bob Peterson): Là giáo viên chịu trách nhiệm vận chuyển học sinh từ rặng san hô, người luôn rất nghiêm túc với việc học hành của Nemo và các học sinh ở dưới đáy biển sâu. Chẳng ai thích lớp học của Ông Ray bằng Dory, người luôn phục vụ tận tình vui vẻ mặc dù trợ lí là vị trí không cần thiết trong suốt chuyến đi của họ. 11. Crush & Squirt (lồng tiếng bởi Andrew Stanton & Bennett Dammann): Là những con rùa tuyệt nhất biển cả. Chúng luôn sẵn sàng cho những con cá mượn mai của mình nếu có nhu cầu. Vượt qua đại dương trong suốt hơn 100 năm qua chắc chắn là lợi thế của chúng.
