どんなときも明るく前向きな性格だけど、極度の忘れんぼう。親友のニモやマーリンといっしょに家族のように暮らしている。あることがきっかけで、たったひとつ忘れなかった“家族の思い出”がよみがえり、子供時代に隠された驚くべき秘密が明かされることに…。人間の言葉を解読できたり、クジラ語が話せたり、隠れた特技を持っている。

故郷グレート・バリア・リーフの美しいサンゴ礁で父マーリンと暮らしながら、エイ先生の学校に通う元気な男の子。 “幸運のヒレ”と呼ばれる小さなヒレがチャームポイントで、身体は小さくても冒険心＆好奇心いっぱい。ドリーのことが大好きで、彼女の家族を探す旅に出るために、心配性の父を説得するような優しい一面も。

心配性なニモのお父さん。妻を亡くしてから、男手ひとつで息子のニモを育ててきた。神経質で臆病な性格だが、愛するニモのためなら、どんな危険もいとわない。ニモが人間にさらわれたときには、ドリーと一緒に命がけの大冒険に乗り出した。ドリーには強い恩義を感じ、ふたたび冒険に出るのをためらいながらも、家族探しを手伝う。

海洋生物研究所で最初に出会った、7本足のミステリアスなタコ。カメレオンのように身体の色をカモフラージュさせることで何でも自由に姿を変えることができ、人間に見つからないように水槽から脱出する達人。あるモノとの交換を条件にドリーの家族を探す手助けをしようとするが、はたして彼の真意は…。

海洋生物研究所の水族館プールに暮らす、ジンベエザメの女の子。あわてんぼうで視力が弱く泳ぐのが苦手なため、その大きな身体をあちこちにぶつけてしまう。世界最大のサメの仲間だが、友だち思いの優しい性格。彼女のプールに迷い込んできたドリーと会話を交わすうちに、かつてふたりは知り合いだったことが判明する…。

デスティニーの隣のプールに暮らすシロイルカで、真っ白な身体と大きな頭がトレードマーク。頭から出す「ウー」という音の反響で、遠く離れた場所にいる仲間やモノを見つけられる、“世界最高のメガネ”＝エコロケーションを使える……はずだが、頭をぶつけたためにその特殊能力が無くなったと、自分で勝手に思い込んでいる。

ドリーと離れ離れになったニモとマーリンが海洋生物研究所の近くで出会った、なまけ者のアシカのコンビ。ポカポカした岩の上で居眠りするのが大好き。ニモたちに研究所のことを親切にレクチャーしてくれるが、他のアシカが自分たちの岩に上ろうとすると態度が一変して激しい声で相手を威嚇する。

グレート・バリア・リーフに暮らす、ニモやサカナの子供たちが通う学校の先生。歌うことが大好きで、愉快なメロディにのせて海の世界で大切なことを教えている。そんな忙しい先生のためにドリーが遠足の助手として手伝うが、思いもよらぬ展開に…。

アシカのフルークとラダーの合図で、どこからともなく現れる鳥（アビ）の群れのひとり。見た目はちょっと怪しい感じだけど、彼女の目を見てしっかり話せば意思が通じることも。ポップコーンとマーリンのことが大好きで、ドリーを探すお手伝いをしてくれようとするのだが…。

マーリンの友だちのアオウミガメ。150歳を超えたいまも、海流を乗りこなす現役サーファー。今回の旅でもマーリンやドリーたちを目的地まで導いてくれる、とても頼もしい存在。ただ、甲羅の上に乗るときは、くれぐれも乗り物酔いに要注意！

クラッシュの息子。小さくてもしっかりと自立した、一人前のサーファー。

海洋生物研究所に暮らす、ありえないほどキュートなラッコたち。とくに赤ちゃんラッコのモフモフ感は格別で、人間界のみならず海の世界の仲間たちからも大人気。ギューッと抱っこする姿から目が離せない！