Полная постоянных опасностей и неудобств жизнь в дикой природе Мадагаскара, куда судьба забросила выросших в зоопарке Нью-Йорка экзотических животных, замучила привыкших к постоянной кормежке и покою четверку друзей – льва по имени Алекс, жирафа Мелмана, зебру Марти и Глорию-бегемотиху, героев мультфильма «Мадагаскар 2». Посему друзья решили покинуть негостеприимный остров и вернуться на старое место обитания – в родные клетки зоопарка. Прихватив с собой команду воинственных пингвинов, угнавших заброшенный самолет, они полетели в Америку. Но по пути происходят некоторые события, приведшие к тому, что они приземляются в Африке, где таким животным, как они, тоже не очень легко выжить.
В Африке Алекс случайно встречается со своей семьей – как оказалось, он родом из этих мест, а его отец – вожак прайда. Все вроде бы в «Мадагаскаре 2» хорошо, но выросшему в других условиях льву сложно адаптироваться в новом для него месте – драться, как подобает истинному льву, он совсем не умеет, а его конек – танцы, считается неприличным для царя зверей. У его друзей тоже начались проблемы – Марти, считавшая себя уникальной, оказывается одной из стада практически одинаковых животных, Мелман страдает от неразделенной любви, а Глорию угораздило влюбиться в эгоистичного местного красавчика. Но далеко не все так спокойно в долине зверей.