章鱼保罗（蒋可 配音）因为欠下巨款而遭到了债主的追杀，无奈之下，它只能带着家人，在海底展开了逃亡，过起了东躲西藏居无定所的生活。一次偶然中，保罗遇见了独眼鲨（谭满堂 配音），在独眼鲨的教唆和挑拨之下，保罗竟然走上了赌球的道路，并且屡战屡胜，一夜之间成为了耀眼的明星，保罗亦因此而变得自大起来。

300年前，沿海居民不堪忍受外来殖民侵略者的压迫与搜刮，组成海盗与殖民者作战。海盗们将殖民者的财宝抢来埋藏在一片神秘海域，传说堆积如山的财宝光芒闪耀，变成美丽的彩虹，从此海盗和他们的宝藏以彩虹而闻名。自称彩虹海盗后人的海狸波波（谢元真 配音）将传说编成故事说给海底居民们听，结果引来了寻找财宝不成的海马家族以及凶狠神秘的独眼鲨（谭满堂 配音）。危急时刻，波波得到小潜艇阿力（范楚绒 配音）的救助。他们带上小潜艇贝贝（洪海天 配音）以及海马家族，踏上了寻找彩虹宝藏的旅途。

小潜艇阿力前往海底深处执行任务，遭遇史无前例的意外事件。小鲨鱼梅莎拒绝成为爸爸独眼鲨那样鱼见鱼怕的海底霸王，内心幻想成为小潜艇阿力一样的海底英雄。她无意之中得到的神秘宝盒，却把爸爸独眼鲨变回了童年的模样。当宝盒离奇失踪后，海底游乐场惊现神秘大怪物……