6500万年前,一颗小行星与地球擦肩而过,称霸这个世界的恐龙懵懵懂懂地逃过了灭顶之灾。之后又过了数百万年,恐龙的智力得到进化,它们学会种植、畜牧、建筑,并且拥有属于自己的语言和家庭。某座山脚下的平原地带,雷龙一家迎来三个性格各异的娃娃,最小的阿洛(雷蒙德·奥乔亚RaymondOchoa配音)孱弱胆怯,与父亲的生离死别更在他的心中投下难以磨灭的阴影。一连串的事件过后,他与妈妈、哥哥、姐姐相隔万里。阿洛将这一切都归罪于原始人类的小孩点点(杰克·布赖特JackBright配音)。而点点似乎不为所动,他主动亲近阿洛,仿佛是一条忠诚勇敢的小狗。在充满坎坷和危险的回家之路上,阿洛与点点结伴而行,而这两个本不该碰面的恐龙和人类,将缔结超越了种族和时空的纯真友情……
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FrancesMcDormand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BryanCranston配音)、美洲虎吉亚(杰西卡·查斯坦JessicaChastain配音)以及海狮斯蒂芬诺(马丁·肖特MartinShort配音)重拾对马戏表演的信心。