延續前一集的劇情，獅子亞歷克斯（本·斯蒂勒 Ben Stiller 配音）、斑馬馬蒂（克里斯·洛克 Chris Rock 配音）、長頸鹿邁爾曼（大衛·休默 David Schwimmer 配音）、河馬格洛里亞（賈達·萍克·史密斯 Jada Pinkett Smith 配音）以及企鵝們，為了能離開馬達加斯加島回到五光十色的紐約，對一架破舊的失事飛機進行維修改造，并成功起飛。當大家已經開始慶祝終于可以回到紐約時，飛機卻意外降落，迫降到了非洲大草原上。在這兒，獅子亞歷克斯終于見到了它的父母，但昔日紐約中央公園的動物明星們因生活習性差異在非洲顯得格格不入。面對完全陌生的野外環境，他們既要克服捕食者與獵物關系等自然法則挑戰，又因程式化表演行為與野生同類產生理念沖突。為了適應環境并重建歸屬感，這群動物嘗試模仿草原生存技能卻引發連串烏龍事件，亞歷克斯更在父母引導下經歷從馴化到野性的身份認知轉變。最終，他們在保留紐約生活印記的同時找到了與非洲環境共存的獨特方式。