故事发生在一个所有哺乳类动物和谐共存的美好世界中，兔子朱迪（金妮弗·古德温 Ginnifer Goodwin 配音）从小就梦想着能够成为一名惩恶扬善的刑警，凭借着智慧和努力，朱迪成功的从警校中毕业进入了疯狂动物城警察局，殊不知这里是大型肉食类动物的领地，作为第一只，也是唯一的小型食草类动物，朱迪会遇到怎样的故事呢？
近日里，城中接连发生动物失踪案件，就在全部警员都致力于调查案件真相之时，朱迪却被局长（伊德瑞斯·艾尔巴 Idris Elba 配音）发配成为了一名无足轻重的交警。某日，正在执勤的兔子遇见了名为尼克（杰森·贝特曼 Jason Bateman 配音）的狐狸，两人不打不相识，之后又误打误撞的接受了寻找失踪的水獭先生的任务，如果不能在两天之内找到水獭先生，朱迪就必须自愿离开警局。朱迪找到了尼克，两人联手揭露了一个隐藏在疯狂动物城之中的惊天秘密。

阳光明媚的阿伦黛尔王国，终于迎来了安娜（克里斯汀·贝尔 Kristen Bell 配音）的生日。早在数周前艾莎（伊迪娜•门泽尔 Idina Menzel 配音）便和克里斯托弗（乔纳森·格罗夫 Jonathan Groff 配音）、雪宝（乔什·盖德 Josh Gad 饰）精心准备这次生日庆典，我们这位认真执着的女王决不允许有半点失误。当她确认一切准备就绪时，便安排两位搭档看好会场，防止蛋糕遭到损坏，自己则独自走入城堡去叫醒熟睡中的安娜。姐妹俩共度生日的记忆还要追溯到艾莎被关在房间的那些年，所以艾莎极其重视今天这个特殊的日子。她为安娜精心挑选准备了各种小礼物，但或许是这几周来太过操劳了，以致于患上了感冒。一路上艾莎喷嚏连连，许多小雪宝从喷嚏中诞生出来，给克里斯托弗和雪宝惹出不少的麻烦……

可爱的小女孩莱莉（凯特林·迪亚斯 Kaitlyn Dias 配音）出生在明尼苏达州一个平凡的家庭中，从小她在父母的呵护下长大，脑海中保存着无数美好甜蜜的回忆。当然这些记忆还与几个莱莉未曾谋面的伙伴息息相关，他们就是人类的五种主要情绪：乐乐（艾米·波勒 Amy Poehl er 配音）、忧忧（菲利丝·史密斯 Phyllis Smith 配音）、怕怕（比尔·哈德尔 Bill Hader 配音）、厌厌（敏迪·卡灵 Mindy Kaling 配音）和怒怒（刘易斯·布莱克 Lewis Black 配音）。乐乐作为团队的领导，她协同其他伙伴致力于为小主人营造更多美好的珍贵回忆。某天，莱莉随同父母搬到了旧金山，肮脏逼仄的公寓、陌生的校园环境、逐渐失落的友情都让莱莉无所适从，她的负面情绪逐渐累积，内心美好的世界渐次崩塌。
为了保护这一切，乐乐只有行动起来……

黑森林有一个村庄，三个经典童话按照既定脉络展开：饱受压迫的灰姑娘（安娜·肯德里克 Anna Kendrick 饰）想参加国王的舞会，但是坏心眼的继母和姐妹们想尽办法折磨她；杰克（丹尼尔·赫特斯通 Daniel Huttlestone 饰）将那头不再产奶的白色乳牛当做朋友，而妈妈却命令他将牛卖掉；小红帽（莉拉·克劳馥 Lilla Crawford 饰）装满好吃的面包，一蹦一跳朝着外婆所在的黑森林深处走去。小红帽刚刚离开，邪恶的女巫（梅丽尔·斯特里普 Meryl Streep 饰）突然出现，她对面包师（詹姆斯·柯登 James Corden 饰）施以可怕的诅咒，除非他在三天后能准备好四样东西：白色乳牛、红色斗篷、金黄色头发以及黄金鞋。
在命运的驱使下，童话人物聚首黑森林……