De bekende New Yorkse giraffe, leeuw, nijlpaard en zebra verlaten het eiland Madagascar en komen terecht in Afrika. Hier ontmoet Alex de leeuw zijn familie, maar al snel komt hij tot de ontdekking dat hij het leeuw zijn verleerd is in de dierentuin van New York.

Een zebra uit de New Yorkse dierentuin wil naar het wild toe en ontsnapt uit de dierentuin. Zijn vrienden de leeuw, de giraffe en het nijlpaard gaan achter hem aan. Ze worden op een boot gezet, maar belanden na een ongeval in Madagascar. Helaas hebben deze New Yorkers geen flauw idee hoe ze in het wild moeten overleven.

De leeuw Alex (Ben Stiller), de zebra Marty (Chris Rock), de giraffe Melman (David Schwimmer) en het nijlpaard Gloria (Jada Pinkett Smith) zijn druk bezig met hun laatste poging om terug te geraken naar New York. Dit willen ze bereiken door zich aan te sluiten bij een rondreizend circus. Een dierenvanger (Frances McDormand) loopt echter rond om het het viertal lastig te maken.