En Río de Janeiro, Brasil, se está celebrando el año nuevo en toda la ciudad y las aves exóticas no se quedan atrás, ya que todas están bailando junto a la estatua del cristo de redentor. Entre todos, Blu y Perla están bailando felizmente, Perla le dice a Blu que él es el ave de su vida a lo que Blu contesta asegurando que él es el único que hay, pero por otro lado están sus hijos: Carla, la mayor y amante de la música; Bia, la más inteligente que vive leyendo libros; y Tiago, el menor y el único varón, amante de las travesuras y de la destrucción; quienes están planeando lanzar a una pequeña ave amarrada junto a los fuegos artificiales, pero Blu y Perla llegan y los detienen, Blu desata al ave de los fuegos artificiales, pero es él quien se amarra por accidente a los cohetes y estos son lanzados junto a Blu, quien luego cae y queda él junto a Perla y sus 3 hijos juntos diciendo que empezaron bien el año.
Al día siguiente, Perla lleva al nido de su familia una nuez de Brasil para desayunar, sólo para ver que Blu ya estaba cocinando panqueques en casa de Linda y Tulio. Perla le insiste a Blu que no le gusta que los niños se mal-acostumbren a la vida humana, justo en la televisión salen Linda y Tulio en las noticias, en donde están en el amazonas diciendo haber visto un guacamayo azul ahí y que podría haber muchos más. Al oír esto, Perla le insiste a Blu que vayan a la selva para encontrar a los demás guacamayos, a lo que Blu contesta dudoso, pero su respuesta su familia la toma como un sí.
Nico y Pedro están haciendo audiciones de talentos para encontrar al nuevo rey del carnaval, sin embargo, la única opción parece ser Eva, la pareja de Rafael, que canta horrible. Blu llega y les informa a Rafael, Nico, Pedro y Luiz que él y su familia se irán al amazonas, Pedro, Nico y Luiz asustan a Blu diciéndole que en el amazonas hay un sinfín de peligros, pero el siempre optimista Rafael le recuerda que "una esposa feliz es una vida feliz". Blu se tranquiliza y decide ir a la selva de todas formas, asegurando que sólo serían unas "vacaciones familiares".
Blu se equipa con una cangurera que contiene varias cosas, entre ellas una navaja suiza y un GPS. Tiago está ansioso de ir a la selva, Bia lee un libro sobre el amazonas y le dice a Blu que ahí hay muchos animales peligrosos, asustándole un poco, Carla dice que no quiere ir porque se aburriría, pero accede al saber que Nico, Pedro y Rafael también irán a la selva. Blu le hace demasiado caso al GPS que los guía por casi todo Brasil, incluyendo ciudades como Salvador, Ouro preto, Brasilia, etc. Hasta que llegan a Manaos, mayor urbe del amazonas y ahí toman un barco que los llevaría a la selva. En una feria de Manaos está Nigel, usando un chaleco isabelino ya que ha perdido muchas plumas y por ello, no puede volar. Nigel hace de adivino en la feria hasta que ve a Blu y su familia camino a la selva, Nigel está decidido a vengarse de Blu ya que gracias a él no puede volar. Nigel libera a una rana venenosa llamada Gabi, que está locamente enamorada de él y a Charlie, un oso hormiguero para que le ayuden a encontrar a Blu, entonces se meten en el barco en el que van Blu y su familia y esperan a medianoche para atacar.
Perla le agradece a Blu haber hecho todo ese viaje por ella y ambos se abrazan. En la selva, un empresario llamado "Gran Jefe" que se enteró por las noticias que Tulio y Linda estaban buscando unos guacamayos azules, les pide a sus trabajadores, quienes están talando el amazonas, encontrarlos antes de que ellos encuentren a las aves ya que eso les llevaría a la quiebra.
Nigel intenta atacar a Blu mientras éste duerme, pero fracasa por culpa de Charlie y Blu no se percata de su presencia. La familia llega a la selva amazónica al día siguiente y no tardan en encontrarse con los demás guacamayos azules, Perla queda encantada al saber que ella y su familia no eran los únicos después de todo. El líder de la tribu, Eduardo, se da cuenta de que Blu trae consigo muchas cosas de humanos y lo agrede, pero Perla lo confronta, sin embargo, Perla reconoce a Eduardo y se da cuenta que es su padre. Eduardo se siente orgulloso de saber que es abuelo de tres nietos y agradece a Blu de haberle regresado a su hija. Más tarde, Perla se reencuentra con su tía Mimi. Perla se encanta al encontrarse con Roberto, su exnovio, pero Blu se siente algo celoso de él, Roberto baila con Perla en una canción que toda la tribu de guacamayos baila celebrando su llegada con alegría, Menos Blu, quien no logra encajar en el baile y mira con tristeza a Perla bailando con Roberto.
En la noche, Blu, Perla y sus 3 hijos duermen en el nido de Roberto, un gigantesco árbol hueco. Perla se duerme abrazada a Blu, quien se desespera un poco cuando Perla le dice que su vida cambiará. Mientras, Linda y Tulio duermen en una carpa y Linda encuentra a un mono que estaba afuera y lo espanta, Linda sospecha del mono ya que éste llevaba puesto un sombrero de safari, debido a que venía con los empresarios que estaban talando la selva.
Al día siguiente, Blu despierta con una broma de Tiago y se cepilla el pico, Eduardo le pide que lo acompañe para entrenarlo, puesto que Blu debía integrarse a la tribu, esto hace creer a Blu que se quedarían para siempre en la selva, pero Perla le dice que Eduardo sólo estaba emocionado. Mientras Eduardo le enseña a Blu unas técnicas de supervivencia, le explica que la tribu de guacamayos azules está rivalizada con la de los guacamayos rojos ya que cada tribu tiene su territorio en la selva y el alimento es escaso.
Nico, Pedro y Rafael inician una audición de talentos en la selva y muchos animales se presentan, pero ninguno parece convencerlos. Linda y Tulio se encuentran con los obreros del empresario que están talando varios árboles de la selva y Linda intenta detenerlos, pero Tulio le advierte que esos podrían ser agresivos, los obreros capturan a Tulio y Linda escapa.
Luego del entrenamiento, Blu y Eduardo se encuentran con los obreros y se dan cuenta de que están cortando varias plantas. Blu dice que Linda y Tulio podrían ayudarles, a lo que Eduardo se da cuenta de que Blu era una mascota y por eso estaba tan conectado con los humanos y ambos vuelven a la tribu, más tarde, Blu y Perla tienen una conversación sobre quedarse o no en la selva y Perla se come una mosca. Blu informa a sus amigos de lo ocurrido y dice que no soporta estar en la selva al igual que detesta a Eduardo y Roberto, en ese momento, Eduardo le estaba hablando sobre Blu a Roberto y le pide que lo mantenga vigilado.
Mientras, los obreros capturan a Linda junto con tulio y los llevan con el Gran jefe, quien les explica de sus planes de talar la selva y ata a Tulio y a Linda en un árbol para que no los interrumpan. Nigel intenta atacar a Blu, pero se confunde y termina en las audiciones de talentos de Nico y Pedro. Nadie reconoce a Nigel ya que llevaba una hoja en la cabeza y un chaleco, Nigel canta junto a Gabi y les termina encantando a Nico y Pedro y lo aceptan para ir a un show de talentos al que todos en la selva irían y Nigel ve esto como la oportunidad de encontrar a Blu y tomar venganza.
En la noche, Blu sueña que canta como Roberto y tiene un momento romántico con Perla. Blu decide levantarse temprano para buscar una nuez de Brasil, la favorita de Perla y llevársela para antes de que despierte. Luego de horas de búsqueda, Blu se encuentra con unos monos que le quitan su cangurera y lo guían lejos de la zona, cuando recupera su cangurera, encuentra la nuez que buscaba e intenta sacarla. Luego, Blu se da cuenta que está en el territorio de guacamayos rojos y que estaba robando su comida, los guacamayos rojos se declaran la guerra contra los azules. Al informarle de esto a Eduardo, se molesta con él ya que podrían perder su territorio en la selva e intenta mantener su paciencia. En el lugar donde se iban a enfrentar los azules contra los rojos, Blu se alivia al darse cuenta de quela "guerra" era un partido de fútbol. Cuando un jugador de los azules se lesiona, Eduardo no tiene más opción que dejar entrar a Blu al partido, Blu parece jugar muy bien, pero anota un gol en la portería de su equipo sin saberlo y esto provoca que los rojos ganen y los azules pierdan su territorio en la jungla, Eduardo pierde su paciencia con Blu y todo el mundo se va abucheándolo.
Decidido a irse del amazonas, Blu empaca su cangurera y le dice a Perla que todos se irían de ahí ya que no soportaba más estar en la selva. Perla le dice a Blu que se de cuenta que ella y los niños estaban felices viviendo ahí y le pide que deje de pensar todo el tiempo en el mismo y se va, Blu, enfadado decide ir a buscar a Tulio y a Linda, mientras Perla ve como Blu se aleja entristecido.
Blu llega al campamento de Linda y Tulio sólo para ver que no estaban ahí, Blu ve una foto en la que aparecen él y Perla felices al estar juntos, Blu decide regresar con su familia a la selva y se despide de todas sus comodidades, incluyendo la cangurera. Roberto aparece y ataca a Blu pensando que estaba de lado de los humanos, entonces aparece un bulldoser que está a punto de aplastar a Roberto, pero Blu lo salva. Blu comprende que Roberto tiene un trauma con los humanos ya que se vuelve bastante idiotizado y le pide que advierta a las demás aves de los humanos. Blu encuentra a Linda y Tulio y los desata, Roberto les advierte a Eduardo, Perla y los demás que los humanos estaban talando la selva y que Blu estaba con ellos con la intención de ayudar a las aves, Eduardo decide que tienen que evacuar a todos pero Perla se niega a ir con él ya que no se iría sin Blu, pero éste llega y propone a todas las aves trabajar juntos para ahuyentar a los humanos.
Los trabajadores siguen talando el amazonas hasta que ven a todos los guacamayos azules, que van contra ellos y ahuyentan a todos los obreros con la ayuda de Linda y Tulio y los guacamayos rojos. El Gran jefe adhiere unos explosivos a unos árboles y los enciende, Blu los toma y vuela alto con la bomba para que no explote en la selva, pero Nigel se engancha a la bomba, agarra a Blu en el aire y ambos caen, pero la bomba explota y esto asusta a Perla, quien teme que Blu haya muerto. El Gran jefe intenta escapar, pero tropieza y se encuentra con una anaconda. La explosión deja a Blu y a Nigel inconscientes y enredados en unas lianas, cuando despiertan empiezan a pelearse, Gabi le lanza un mondadientes con su veneno a Blu pero le da a Nigel y lo mata supuestamente, Gabi intenta suicidarse con su propio veneno y se "mata", reuniéndose con Nigel en un santuario, esa escena se parece mucho al final de "Romeo y Julieta" de William Shakespeare y las aves presentes le aplauden pensando que es una actuación. Bia, hija de Blu y Perla dice que Gabi no es venenosa y que eso es un error muy común, Perla y los pequeños se alivian al saber que Blu está vivo y lo abrazan, Gabi se alegra al saber que, al no ser venenosa, podría estar con Nigel, pero Nigel no está feliz con esto y se desespera.
Al encontrar más guacamayos azules, Linda y Tulio lo informan en las noticias y se llevan a Nigel y a Gabi a Río para estudiar el vínculo que habían formado. La zona en donde están los guacamayos azules se vuelve un área protegida. Blu y Perla Bailan junto a todos los otros guacamayos y Blu le dice a Perla que se quedarían en la selva. Blu le dice a Perla que ella es la ave de su vida y ambos se abrazan. Perla reconoce que Blu la ama profundamente al igual que ella a Blu. Perla le dice a Blu que podrían ir a Río en verano. Luego se ve al Gran jefe, quien terminó siendo tragado por la anaconda.