在纽约的中央公园里，生活着这样一群无忧无虑的好朋友：狮子亚利克斯、斑马马蒂、长颈鹿麦尔曼以及胖河马格洛丽亚。他们的性格开朗活泼，因此每天的生活都过得丰富多彩。直到有一天，一群流浪的企鹅令斑马马蒂产生了一个大胆的念头，那就是逃出动物园，探寻自己的故乡，寻找新世界。于是，没有通知其他朋友，马蒂悄悄上路了。这下可急坏了朋友们，亚历克斯和其他几个朋友也逃出了中央公园，踏上了寻找马蒂的旅途。

很多年前，银河系另一端的两颗行星被黑洞所吞噬，两个尚在襁褓中的外星孩子乘坐飞行器来到地球。拥有超能力的他们在截然不同的环境中长大，也造就了各自不同的性格和人生走向。长大后，仪表堂堂、正气凌然的成为了保卫城市和平的城市超人（布莱德·彼特BradPitt配音），而相貌猥琐、蓝皮大头的则化身破坏人民安康的大坏蛋麦克迈（威尔·法瑞尔WillFerrell配音）。他们终日争斗，战争不断。城市超人博物馆开幕当天，麦克迈成功越狱，并劫持了美丽的女主播罗珊（蒂娜·费TinaFey配音）。在天文台的终极决战中，麦克迈成功击败多年的老对手，完全统治了这座城市。\r\n　　好景不长，失去对手的麦克迈很快便觉得寡然无味。偶然间受到罗珊的启发，他决心创造出一个新的正义英雄，恢复当初此消彼长的快乐日子。只是，一切开始朝着不可预测的方向发展……

延续前一集的剧情，狮子亚历克斯（本·斯蒂勒BenStiller配音）、斑马马蒂（克里斯·洛克ChrisRock配音）、长颈鹿迈尔曼（大卫·休默DavidSchwimmer配音）、河马格洛里亚（贾达·萍克·史密斯JadaPinkettSmith配音）以及企鹅们，为了能离开马达加斯加岛回到五光十色的纽约，对一架破旧的失事飞机进行维修改造，并成功起飞。当大家已经开始庆祝终于可以回到纽约时，飞机却意外降落，迫降到了非洲大草原上。在这儿，狮子亚历克斯终于见到了它的父母。但是由于生活习性上太多不一样，而且言行举止各异，使得这群纽约来的动物们显得格格不入。这群昔日纽约中央公园的动物明星们，在这野外艰难的环境中应该怎么办？虽然在这儿遇见了自己的同类，但因为习性不同，使得自己无法完全融入他们的群体。为了能融入环境，与同类们建立良好的关系，大家都是施展各种招式，笑料百出。