Im New Yorker Central Park Zoo sind Löwe Alex, Zebra Marty, Giraffe Melman und Nilpferd Gloria die großen Publikumslieblinge. Doch während Alex das Rampenlicht genießt, sehnt sich Marty nach einem Leben in Freiheit. Als er zufällig von den Fluchtplänen einiger Pinguine erfährt, verschwindet er kurzerhand selbst aus dem Zoo. Seine Freunde machen sich auf die Suche – und nach einer turbulenten Verfolgungsjagd durch die New Yorker U-Bahn landen die vier in Transportkisten an Bord eines Schiffs. Damit kommen sie Martys Traum von der Wildnis näher, als ihnen lieb ist: Vor der Küste Madagaskars gehen sie über Bord und stranden auf der Insel. Dort müssen die vier Zoo-Tiere herausfinden, wie es sich anfühlt, fernab ihres gewohnten Zuhauses in freier Wildbahn zu leben.