뉴욕의 동물원 사총사인 사자 알렉스, 얼룩말 마티, 기린 멜먼, 하마 글로리아는 펭귄 특공대가 제작한 비행기를 타고 마다가스카를 출발해 뉴욕으로 돌아가는 비행을 시작한다. 그런데 비행기는 연료 부족으로 진짜 아프리카 대륙에 추락하고 만다. 추락의 충격도 잠시, 사총사는 아프리카 초원에서 놀라운 인연들을 만나며 이곳에서의 삶을 즐기기 시작한다. 그런데 가뭄이 찾아오고 동물들에게 위기가 시작된다. 한편, 펭귄 특공대는 비행기 수리 작전에 돌입한다.
