Das Mammut Manny und seine Freunde Sid und Diego sehen sich mit neuen Problemen konfrontiert. Nachdem sie es sich inmitten des Eises gemütlich gemacht haben, stellen sie fest, dass das Eis hinter einer großen Eiswand zu schmelzen beginnt. Es gilt also für alle Tiere eine neue Bleibe zu finden, wollen nicht alle in einer riesigen Flutwelle umkommen. Am anderen Ende des Tals liegt ein Boot, das man zu erreichen versucht. Die Reise dorthin erweist sich für alle jedoch alles andere als leicht.

Die drei „Ice Age“-Helden Diego, Sid und Manni haben die große Schmelze aus dem zweiten Teil überstanden. Ellie und Manni, die beiden Mammuts, erwarten Nachwuchs und Sid hegt ebenfalls den Gedanken, die Familiengründung so langsam zu beginnen. Dass er sich dazu die Eier eines T-Rex Weibchens zu eigen macht, stößt bei dieser nicht gerade auf Wohlwollen. Kurzum wird Sid verschleppt und findet sich einer schier ausweglosen Situation in einer großen Dinosaurier-Welt wieder. Nun sind seine Freunde gefragt, denn nur sie können das Faultier befreien.

Bulle Ferdinand ist ein gemütlicher Typ und hat keine Lust, gegen blöde Matadoren in die Arena zu steigen. Viel lieber verbringt er Zeit mit seiner quirligen Ziegenfreundin Elvira und seiner jungen menschlichen Freundin Nina, die stets von ihrem Hund Paco begleitet wird. Oder Ferdinand schnuppert an Blumen und schlendert gemächlich über seine Weide. So führt der Stier ein glückliches Leben auf einem Bauernhof irgendwo in Spanien. Doch dann wird der sanftmütige Ferdinand von einer Biene gestochen, was ihn für einen Moment aus der Fassung bringt und dafür sorgt, dass ihn alle für ein gefährliches Tier halten. Kurzerhand wird er nach Madrid verfrachtet, wo er am Stierkampf teilnehmen soll. Wie kommt er aus dieser Nummer bloß wieder raus? Nun, zum Beispiel mit seinen Freunden!

Der freche Ara Blu hat alles, was das Papageienherz begehrt: Eine liebevolle Besitzerin, immer genug Nüsse zum Knacken und ein Heim, in dem er machen kann, was er will. Was Blu jedoch nicht kann, ist fliegen, genau genommen ist er ein richtiger Couchpotatoe. Mit seiner Besitzerin Linda wohnt Blu in der beschaulichen Kleinstadt Moose Lake in Minnesota. Was er nicht weiß: Er ist der letzte männliche Papagei seiner Art.

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...