Действие разворачивается в 1994 году, на фоне археологических раскопок в джунглях Перу. Стажер музея Елена Уоллес и бывший военный Ной Диас, чьё прошлое тесно связано с секретными операциями, случайно находят древний артефакт, пробуждающий древний конфликт между трансформерами. Над Землёй нависает угроза со стороны террорконов — свирепых роботов-хищников, жаждущих превратить планету в источник...
Знакомые по первому фильму обитатели нью-йоркского зоопарка — лев Алекс, зебра Марти, жираф Мелман и бегемотиха Глория — после опасностей жизни на Мадагаскаре решают вернуться домой. Однако их самолёт терпит крушение, и компания оказывается в африканской саванне, родной земле Алекса. Здесь его ждёт встреча с семьёй, от которой он был отлучён в детстве, и шок от дикой жизни, полной хищников и...