在非洲游历了一圈之后，纽约中央公园的四位明星们继续着回到纽约，回到中央公园的旅程。不过，只要旅途中有猩猩和那群企鹅的“帮忙”，旅程就没有想象中的那么顺利。在蒙特卡洛的一家赌场里，由于大家的耍宝，大闹赌场，进而招致了心狠手辣的动物管理局上尉杜波依斯（弗兰西斯·麦克多蒙德 Frances McDormand 配音）的围追堵截。为了逃过追捕，大家逃进了一个在欧洲进行巡回演出的马戏团。在马戏团里，大家延续着“马达加斯加”式的幽默，笑料百出。虽然，欧洲这一路上的旅行并不顺利，不断受到杜波依斯上尉的追捕威胁，不过大家一直怀揣着回到纽约，回到纽约中央公园的梦想。在马戏团，还帮助了东北虎维塔利（布莱恩·科兰斯顿 Bryan Cranston 配音）、美洲虎吉亚（杰西卡·查斯坦 Jessica Chastain 配音）以及海狮斯蒂芬诺（马丁·肖特 Martin Short 配音）重拾对马戏表演的信心。

维京岛国的少年小嗝嗝（杰伊•巴鲁切尔 Jay Baruchel 配音）是部落统领伟大的斯托里克（杰拉德·巴特勒 Gerard Butler 配音）的儿子，他非常想像自己的父亲一样亲手屠龙——这些飞龙是岛上维京人放牧羊群的主要天敌——但他每次出现在部落屠龙的战斗中都只给大家徒增烦恼。在一次对抗飞龙的战斗中，希卡普偷偷用射龙器击伤了一只最神秘的“夜之怒龙”，并背着族人放生、豢养，甚至驯服了这只龙，还给它起名“无牙”。希卡普的神秘行径引起了一同训练屠龙技巧的女孩阿斯特丽德（亚美莉卡·费雷拉 America Ferrera 配音）的怀疑。阿斯特丽德发现了希卡普的秘密，却同时被身骑“无牙”御风而飞的美妙体验所震撼。格雷决定在屠龙成人礼上向远征归来的斯托里克和族人讲明真相，说服大家放弃屠龙，却偏偏弄巧成拙，害得“无牙”被俘，一场更大的灾难就在眼前……

绵羊是个开朗活泼、深受大家欢迎的居民，更重要的是他有一身漂亮的皮毛，还会跳精彩的踢踏舞。
可是不久，小羊被人捉去剃掉了浑身美丽的毛发，再回到山野的他，看起来瘦骨嶙峋，而且光溜溜的活像丑八怪。他试着再跳跳踢踏舞，却迎来别人的一阵阵嘲笑与讥讽。受到伤害的他，在风雨交加的夜里，一个人辛酸的躲在岩石下。
这时远处的一道光一点点冲破黑暗，鹿角兔快乐的来到他的身旁，然后一切都改变了。绵羊不再为他的外形而困扰，他成了一只跳跳羊，学会了跳跃，世界的视角也改变了，变得那么活泼生动。

一群性格尖酸的小鸟集聚在电线上，唧唧喳喳吵个不停。
不速之客大笨鸟的到来打破了他们的争吵，小鸟们突然团结起来，一致对外，对大笨鸟冷嘲热讽，甚至打算齐心合力把它排挤出去。可就在成功在即之时，意外发生了......

一群老朋友又将开始一段新的旅程。当猛犸象曼尼（Manny）沉浸在马上要当爸爸的喜悦之时，剑齿虎迭戈（Diego）却为自己的逐渐衰老而黯然伤神，此时树懒希德（Sid）则发现了三枚恐龙蛋，居然“母爱”泛滥，想作这三只小霸王龙的妈妈，结果被小恐龙真正的妈妈霸王龙掳走。
为了寻找同伴，一群可爱的动物朋友们走进了隐藏在冰河世纪之下的“侏罗纪公园”，在这片神奇的地方，他们会认识什么新朋友，又会遭遇到什么危险，这都让所有众多“冰粉”们充满期待。
这部电影作为20世纪福克斯公司（20th Century Fox）第一部3D形式大规模上映的动画片其制作成本达到1.2亿美元，几乎是《冰河世纪1》的两倍。