在紐約的中央公園動物園里，獅子亞歷克斯、斑馬馬蒂、長頸鹿麥爾曼和河馬格洛麗亞過著安逸的生活。企鵝群的突然出現激發了馬蒂對自由的向往，他決定逃離動物園探尋故鄉。當朋友們發現馬蒂失蹤后，集體突破圍欄展開營救行動。動物管制局的追捕使他們意外闖入紐約港口，四只河馬偽裝成鯨魚模型混入貨輪底艙的計劃失敗后，整支隊伍被迫漂流至馬達加斯加島。在這個與世隔絕的環境中，亞歷克斯逐漸暴露出肉食動物的本能傾向，而狐猴國王朱利安八世則將這群不速之客視為潛在威脅。通過與當地動物的互動，主角們開始重新理解生存法則與友情邊界，在月光海灘的集體舞蹈中達成了新的平衡。