Zehn Jahre, nachdem Skipper, Kowalski, Rico und Private Spaß und abenteuerliche Spezialeinsätze als Lebensziel ausgerufen haben, stehen die vier Pinguine aus dem New Yorker Zoo vor ihrer größten Herausforderung. Oktopus Dave will sich an allen Pinguinen rächen, sie in monströse Kreaturen verwandeln, weil ihm die niedlichen Vögel in jedem Tierpark die Schau stahlen. Doch Dave rechnet nicht mit der souveränen Coolness der Frackträger und der Unterstützung, die sie durch die Superprofis vom Agententeam "Nordwind" erhalten.

In ihrem neuen Abenteuer möchten Alex, Marty, Melman und Gloria die Insel Madagaskar, wo sie nach einer längeren Odyssee gestrandet waren, verlassen, und wieder zurück "nach Hause" in den Zoo im New Yorker Central Park. Die Pinguine machen ein altes Flugzeugwrack wieder flott und die Heimreise kann beginnen. Auch mit an Bord gehen die Schimpansen Mason und Phil sowie King Julien und sein Privatsekretär Maurice. Es glückt zwar der Start des mit Klebeband geflickten Flugzeugs, aber weiter als bis nach Afrika schaffen sie es nicht und landen mit einem harten Aufprall mitten in der Steppe. Alex und seine Freunde treffen diesmal nicht nur auf Artgenossen, sondern sogar auf die eigene Familie und geraten mitten in ein neues turbulent-witziges Abenteuer ...