바닷속 생물들의 에피소드와 음악이 어우러지는 뮤지컬 애니메이션이다. 환경오염으로 인한 온난화로 지구 전체가 바다에 잠긴 미래를 배경으로 한다. 지구에서 유일하게 안전한 곳은 깊은 바닷속이다. 꼬마 문어 딥(심규혁)은 마을의 수장인 대왕오징어 크라켄(위훈)의 경고에도 불구하고 마을을 떠나 바닷속을 탐험하고 싶어 한다. 어느 날 딥은 마을 밖으로 몰래 나갔다가 동굴을 위험에 처하게 하고, 크라켄은 마을을 구하기 위해 전설의 고래 알리(임채현)를 불러오라 말한다. 이에 딥은 겁쟁이 랜턴피시 이보(이인성), 홍새우 앨리(사문영)와 함께 그를 찾기 위한 긴 모험을 시작한다. 영화는 딥 일행이 바닷속에서 마주치는 다양한 캐릭터와의 만남으로 구성되어 있다. 타이타닉호에서 혼자 사는 뱀파이어 문어 노마, 육식 본능을 억제하지 못해 친구가 없는 장어 모라, 폐허가 된 브로드웨이에 사는 대왕 꽃게 리코 무리 등이다. 캐릭터 고유의 성격이 소소한 에피소드를 만들어내는 가운데, 이들이 선보이는 공연 장면도 더해진다. 여러 관문을 넘어 딥 일행이 마주치는 것은 인간들이 바다 생물들을 냉동해 자신들과 함께 다른 행성으로 보내고 있다는 사실이다. 이들은 감금되어 있는 고래 알리를 구해 마을로 돌아가려 한다. 영화는 환경오염이 초래할 결과에 대해 경고하는 동시에, 주변 사람들을 배려하지 않고 자기 중심적으로 행동했던 딥이 성장하는 과정을 그린다. 관객에게 친숙한 동물 대신 심해 생물이나 전설의 동물들을 데려온 점이 독특하지만 캐릭터들의 면면은 다소 전형적이다.
