Kaikki tutut hahmot - leijona Alex, seepra Marty, kirahvi Melman, virtahepo Gloria, kuningas Julien, Maurice ja pingviinit - palaavat valkokankaalle Madagascar 2:ssa. Tultuaan jätetyksi autiolle Madagascarille newyorkilaiset ovat kehittääneet niin hullun suunnitelman, että se voi jopa toimia. Pingviinit ovat - tavallaan - korjanneet sotilaallisella tarkkuudella vanhan tuhoutuneen lentokoneen. Päästyään ilmaan erikoinen miehistö pysyy taivaalla juuri ja juuri riittävän kauan selviytyäkseen villeistä villeimmästä paikasta, itse Afrikan tasangoista, jossa eläintarhassa kasvaneet sankarimme törmäävät ensimmäistä kertaa oman lajinsa edustajiin. Samalla kun he löytävät juurensa, he tajuavat nopeasti todellisen oikean ja betoniviidakon eron. Kauan kadoksissa olleista sukulaisistaan, kilpakosijoista ja viekkaista metsästäjistä huolimatta Afrikka vaikuttaa huippupaikalta... mutta onko se parempi kuin heidän kotinsa Keskuspuistossa?
Oscarista, paikallisen valaspesulan duunarista tulee odottamatta sankari, kun hän kertoo suuren valkoisen valheen. Säilyttääkseen salaisuutensa Oscar lyöttäytyy yhteen pakomatkalla olevan Lenny-kasvissyöjähain kanssa, ja yllättäen heistä tulee kaverukset. Oscarin salaisuus uhkaa paljastua, ja apuun rientävät luotettavat ystävät Angie ja Lenny, jotka auttavat Oscaria löytämään oman paikkansa riutalla.
Kolme ystävystä lähtee avomerelle kuvatakseen valkohaita tosi-tv -ohjelmaa varten. Tarkoitus on laskeutua syvyyksiin haihäkin sisällä ja kuvata merten valtiaita turvallisesti kaltereiden takaa. Leppoisasti alkava retki muuttuu pian painajaiseksi, kun nuoret joutuvat veden varaan, valkohaita kuhisevan meren armoille. Alkaa kamppailu elämästä ja kuolemasta jättimäisten petojen omassa valtakunnassa…
Lähitulevaisuuteen sijoittuvassa elokuvassa 98 prosenttia maapallon pinta-alasta on peittynyt veden alle jäätiköiden sulamisen seurauksena. Hait ovat lisääntyneet räjähdysmäisesti ja vallanneet koko planeetan, jonka johtoon on noussut mutantti alfayksilö. Jäljelle jääneet ihmiset elävät jatkuvassa pelossa, ja henkiinjääneen vähemmistön olisi onnistuttava tuhoamaan alfahai, jotta mereksi muuttuneella maailmalla olisi vielä tulevaisuutta.