Arapapegøyen Blu bor i Minnesota sammen med sin eier og beste venn, Linda. En dag finner de ut at Blu ikke er den eneste gjenlevende av sin art, det finnes nemlig en til i RIO! De reiser derfor til det eksotiske landet for å introdusere Blu for Jewel. Men like etter ankomsten blir Blu og Jewel kidnappet av en gjeng smuglere. Med assistanse fra noen lokale fugler og Jewels kløkt klarer de å rømme. Nå må bare Blu overvinne høydeskrekken, lære seg å fly, kvitte seg av med kidnapperne som henger hakk i hæl OG å finne igjen Linda.

Verdens undergang nærmer seg og en enorm flom er på vei. Heldigvis for Dave og hans sønn Finny, to klønete nestrianere, finnes det en ark som skal redde alle dyrene. Imidlertid viser det seg at nestrianere ikke er tillatt ombord. Med litt ufrivillig hjelp fra Grympen Hazel og hennes datter Leah, lykkes det Dave og Finny å snike om bord allikevel. Endelig kan de puste lettet ut, men plutselig faller Finny og Leah over bord. De to unge dyr blir tvunget til å kjempe for sine liv. I mellomtiden må Dave og Hazel lære å arbeide sammen for å snu arkene og redde sine barn. En ting er sikkert: Dette vil ikke bli en rolig seiltur.