号称世界最强的特工兰斯·斯特灵（威尔·史密斯 Will Smith 配音）身形矫健，手法绝伦，虽然独来独往，行踪诡秘，却凭借过往的辉煌成绩在特工届声名远播。可是就是这么一位顶尖高手，却遭到别有用心之人的陷害。为了躲避追捕，他只得求助于看似平平无奇的科学家沃尔特（汤姆·赫兰德 Tom Holland 配音）。沃尔特不善交际，深居简出，但他那灵光的脑袋藏着无数的创意和发明。通过他的的帮助，兰斯被变成了...
患有短期健忘症的多莉（艾伦·德杰尼勒斯 Ellen DeGeneres 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 Albert Brooks 配音）和尼莫（海登·罗兰斯 Hayden Rolence 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...
