Filma sākas tur, kur beidzās "Atpakaļ nākotnē" pirmā daļa. Mārtijs Makflajs nupat kā atgriezies no pagātnes, kad atkal viņa ceļi krustojas ar profesoru Emetu Braunu, un sākas jauns ceļojums laikā. Mārtija jaunais darbs nākotnē ir izlikties par paša dēlu, lai nepieļautu sevis nonākšanu cietumā. Diemžēl situācija mainās un pasliktinās ik minūti, un rīcība nākotnē jau atkal atstāj savas sekas tagadnē.
Iesprostots 1955. gadā, Mārtijs Makflajs saņem ziņu no sava drauga, profesora Emeta Brauna. Viņš atklāj, kur iespējams atrast DeLorean laika mašīnu. Tiesa, negaidīts atklājums neļauj Mārtijam nokļūt līdz palīdzībai no sava drauga. Izmantojot laika mašīnu, Mārtijs dodas uz mežonīgajiem rietumiem, kur viņa draugam jācīnās ar ļaundaru bandu, vienlaikus risinot mīlas jūtas pret vietējo skolotāju.
Ir pagājuši divi gadi, kopš klusais Pīters Pārkers pameta Mariju Džeinu Vatsonu, viņa lielo mīlestību, un nolēma turpināt uzņemties Zirnekļcilvēka pienākumus. Pēterim jārisina jauni izaicinājumi, kad viņš cīnās par savu spēku dāvanu un lāstu, līdzsvarojot viņa divas identitātes: nenotveramo supervaroni Zirnekļcilvēku un koledžas studentu. Attiecības ar cilvēkiem, kurus viņš visvairāk lolo, tagad ir pakļautas briesmām, ka varētu parādīties spēcīgs nelietīgs nelietis Astoņkājis, "Doc Ock. Viņas pievilcība MJ kļūst arvien spēcīgāka, kad viņa cīnās ar vēlmi pamest slepeno dzīvi un paziņot par savu mīlestību. Tikmēr MJ ir turpinājusi savu dzīvi. Viņa ir sākusi savu aktiera karjeru, un viņai ir jauns vīrietis Viņas dzīvi Pītera attiecības ar labāko draugu Hariju Osbornu sagrāva Harija aizvien pieaugošā vendeta pret Zirnekļcilvēku, kuru viņš ir atbildīgs par sava tēva nāvi.
Lauva vārdā Alekss dzīvo Ņujorkas Centrālparka zoodārzā un kā jau lauvām pienākas jūtas tur kā karalis. Viņš un viņa labākie draugi zebra vārdā Mārtijs, žirafe vārdā Melmens un nīlzirdzene Glorija visu savu dzīvi ir pavadījuši šajā idilliskajā nebrīvē, saņemot zoodārza apmeklētāju apbrīnu un regulāras ēdienreizes. Draugiem nezinot, Mārtijs kaļ plānus par bēgšanu un ar dažu apbrīnojami uzņēmīgu pingvīnu palīdzību, viņam izdodas izrauties pasaulē, kuru viņš jau sen ir sapņojis iepazīt. Alekss, Melmens un Glorija seko viņam, taču pirms viņi paspēj apostīt brīvības gaisu, viņi tiek notverti, iepakoti lielās koka kastēs un nosūtīti uz Āfriku. Kad pingvīni sabotē kuģa komandu, Alekss, Mārtijs, Melmens un Glorija attopas izskaloti eksotiskās Madagaskaras salas krastā. Nu četriem ņujorkiešiem jātiek skaidrībā, kā izdzīvot savvaļā, atklājot, ko patiesībā nozīmē izteiciens "tur laukā ir īsti džungļi".
Ledus laikmets tuvojas beigām un dzīvnieki par to ir ļoti priecīgi: paradīzes ūdens parki, kuri veidojušies pateicoties geizeriem un notekgrāvji, pildīti ar karstiem dubļiem. Bet, kad Menijs, Sids un Diego apjauš, ka kūstošie ledāji rada plūdu apdraudējumu visai dzimtajai ielejai. Viņi par savu pienākumu uzskata brīdināt visus par tauvojošajām briesmām, kā arī mēģināt rast izeju no tik sarežģītas un bīstamas situācijas.