延续前一集的剧情，狮子亚历克斯（本·斯蒂勒 配音）、斑马马蒂（克里斯·洛克 配音）、长颈鹿迈尔曼（大卫·休默 配音）、河马格洛里亚（贾达·萍克·史密斯 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......

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 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 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。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。好景不长，失去对手的麦克迈很

威尔是个寂寞的乖小孩，他被家里管得很严，没什么朋友，又因宗教因素被严格限制娱乐，只能靠画画打发时间。偶然的机会，威尔结识了学校的“问题学生”卡特，带着威尔进入另一个崭新世界，卡特第一次给他 看了电视，带他作恶，还要他帮忙拍短片，完成自己的导演梦想。善良单纯的威尔成了卡特的小跟班，也渐渐开始发现摄影机的妙处，尽情发挥自己的想象力，但少年人的友谊总会埋下许多不安定因素，随着一个法国交换生的出现，似乎威尔和卡特的关系出现了裂痕……