Was Wissenschaftler, Politiker und Aktivisten seit Jahrzehnten prophezeien, ist eingetreten: Die Menschheit steht kurz davor, an einer globalen Nahrungsknappheit zugrunde zu gehen. Die einzige Hoffnung der Weltbevölkerung besteht in einem geheimen Projekt der US-Regierung, das von dem findigen Wissenschaftler Professor Brand geleitet wird. Der Plan sieht vor, eine Expedition in ein anderes Sternensystem zu starten, wo bewohnbare Planeten, Rohstoffe und vor allem Leben vermutet werden. Der Ingenieur und ehemalige NASA-Pilot Cooper und Brands Tochter Amelia führen die Besatzung an, die sich auf eine Reise ins Ungewisse begibt: Wurmlöcher sind so gut wie unerforscht und niemand kann mit Sicherheit sagen, was die Crew auf der anderen Seite erwartet. Ebenso ist unsicher, ob und wann Cooper und Brand wieder auf die Erde zurückkehren. Coopers Kinder, Tochter Murph und Sohn Tom, müssen mit Schwiegervater Donald zurückbleiben und auf seine Wiederkehr hoffen...

Blu und Jewel verlassen in "Rio 2" gemeinsam mit ihren drei Kindern das sichere Zuhause, weil Jewel der Meinung ist, dass die lieben Kleinen lernen sollten, wie richtige Vögel zu leben. So landet die Familie schließlich am Amazonas, einem Ort, der Blu vollkommen fremd ist. Blu ist darum bemüht, sich mit seinen neuen Nachbarn anzufreunden und sich in der neuen Umgebung einzuleben. Er macht sich jedoch auch Sorgen, Jewel und die Kinder zu verlieren, sobald sie in der Wildnis heimisch werden. Von zwei Seiten droht aber noch deutlich größere Gefahr: Zum einen ist da Blus Schwiegervater, mit dem er auf keinen grünen Zweig kommt - und zum anderen Nigel, der einen hinterhältigen Racheplan ausgeheckt hat...