Dory, un poisson chirurgien bleu, est séparée de ses parents alors qu'elle n'est encore qu'une enfant. En grandissant, Dory les cherche en vain, puis les oublie à cause de ses troubles de la mémoire immédiate. Dans un flashback du Monde de Nemo, elle rencontre accidentellement Marin, un poisson-clown qui cherche son fils Nemo.
Après la mort de sa compagne Corail et du reste de la couvée à la suite de l'attaque d'un barracuda, le poisson-clown Marin doit prendre soin de son fils unique, Nemo, handicapé par une nageoire atrophiée. Lors de son premier jour d'école, Marin, inquiet, décide de le suivre à l'occasion d'une sortie scolaire. Afin de prouver sa valeur à ses copains, Nemo décide de nager jusqu'à la surface pour toucher un mystérieux bateau. C'est alors qu'il se fait enlever par un plongeur.
L'histoire se déroule en Afrique, dans une contrée nommée la Terre des Lions, où les lions dirigent le monde animal du haut du Rocher de la Fierté. Le roi Mufasa et la reine Sarabi, aidés du mandrill Rafiki, chaman et conseiller du royaume, présentent leur nouveau-né Simba aux animaux. Mufasa montre à Simba la Terre des Lions et lui présente les responsabilités qu'engagent la royauté et "l'histoire de la vie", qui connecte tous les êtres vivants. Scar, le frère de Mufasa, convoite le trône et prévoit d'éliminer Mufasa ainsi que Simba afin de devenir roi. Il piège Simba et sa meilleure amie Nala en les guidant vers un cimetière des éléphants, où ils sont attaqués par trois hyènes tachetées, Shenzi, Banzai et Ed, qui sont de mèche avec Scar. Zazu, un calao à bec rouge, majordome de Mufasa, alerte ce dernier qui part sauver les lionceaux. Même s'il est énervé contre Simba pour lui avoir désobéi, Mufasa lui pardonne et explique à Simba que les grands rois du passé les surveillent dans le ciel étoilé, et qu'un jour il les rejoindra pour veiller sur son fils.
Alex le lion, Marty le zèbre, Gloria l'hippopotame et Melman la girafe cherchent toujours désespérément à rentrer chez eux ! Évidemment, le roi des lémuriens, King Julian XIII, son fidèle conseiller Maurice, le petit Morty, les chimpanzés Mason et Phil et les manchots Commandant, Kowalski, Rico et Soldat les suivent dans leurs péripéties… Leurs aventures les mènent en Europe où ils trouvent une couverture idéale : un cirque ambulant, qu'ils vont devoir ré-inventer — façon Madagascar bien sûr. Rentreront-ils chez eux sains et saufs ? Surtout si le capitaine Dubois et toutes les patrouilles de police d'Europe s'en mêlent.
Dans le film précédent, Alex le lion, Marty le zèbre, Melman la girafe et Gloria l'hippopotame, assuraient des représentations très populaires au zoo de Central Park, vivant comme des vedettes hollywoodiennes. Attiré par la vie sauvage, Marty le zèbre tenta de s'échapper, ce qui conduisit les autorités à vouloir rendre ces animaux à la vie sauvage, au Kenya. Mais ils échouèrent sur l'île de Madagascar, faisant ainsi la connaissance de la faune indigène composée des sympathiques lémuriens et de leurs féroces prédateurs: les fossas.
Alex le lion, Marty le zèbre, Melman la girafe et Gloria l'hippopotame vivent au Zoo de Central Park, où ils assurent en journée la vedette auprès des visiteurs. Mais Marty, contrairement aux trois autres, rêve de la vie sauvage. Quand Marty parle à quatre manchots (Commandant, Rico, Kowalski et Soldat) qui veulent également s'enfuir du zoo pour la vie sauvage (L'Antarctique pour eux), Marty décide de réaliser son rêve. Plus tard, le soir, alors qu'il fête son anniversaire, Marty parle de son rêve à ses amis qui ne comprennent pas du tout ce choix, heureux de leur vie tranquille au zoo, et surtout d'accord sur le fait qu'il « ne faut mordre la main qui te nourrit ». Alex tente de convaincre Marty de changer d'avis, ce qui semble faire son effet quand Marty dit à Alex que ce rêve n'était qu'une blague.
Ses parents dévorés par un léopard (Sabor) après avoir bâti un campement dans la jungle alors qu'il n'était encore qu'un nourrisson, Tarzan est recueilli par Kala, une femelle gorille qui a perdu son bébé, lui aussi dévoré par le léopard. Tarzan grandit alors dans la jungle en compagnie de Tok, la gorille et de Tantor, l'éléphant mais souffre de la différence qui l'écarte du reste du troupeau. Un beau jour, après une bataille contre Sabor s'ensuivant par la mort du fauve, il découvre dans la jungle un groupe d’explorateurs dans lequel se trouvent Jane Porter et son père à la recherche de gorilles. Tarzan refuse de les emmener voir sa famille car un certain Clayton, le protecteur de Jane et son père, est armé. Mais lorsque Tarzan apprend que Jane quitte la jungle pour retourner en Angleterre, il accepte de les conduire jusqu'à sa famille. Malheureusement, Tarzan est considéré comme un traître par le chef du troupeau, Kerchak, qui malgré son lien matrimonial avec Kala n'a jamais aimé Tarzan et ne l'a jamais considéré comme son fils. Tarzan gagnera peu à peu sa confiance en repoussant Clayton venu pour capturer et vendre les gorilles du troupeau. Il conquerra aussi le cœur de Jane jusqu’à ce qu'elle décide de rester auprès de lui dans la jungle.
Scrat va dans l'espace et provoque la collision entre deux planètes, ce qui crée un astéroïde filant droit vers la Terre. Manny, Sid, Diego et le reste de la bande vont devoir fuir leur chez-soi. Buck, la belette de L'Âge de glace 3, est de retour. Nos héros vont voyager vers des terres exotiques et rencontreront une ribambelle de personnages hauts en couleurs, tels que le spirituel Shangri Lama.
Né dans une colonie de manchots qui trouvent l'âme sœur en chantant, Mumble a un handicap : il ne peut sortir une note juste. Il fait en revanche des claquettes comme personne. Banni par les siens à cause de sa différence, Mumble part en Terre Adélie.
Un jour, la panthère noire Bagheera trouve un bébé abandonné dans un panier au fin fond de la jungle indienne. Bagheera s'empresse d'apporter le bébé à une louve qui vient d'avoir des petits et qui accepte de l'élever. Pendant dix ans, le « petit d'homme » baptisé Mowgli grandit paisiblement parmi ses frères louveteaux. Mais une nuit, la meute de loups apprend le retour dans la jungle du tigre mangeur d'hommes Shere Khan. Pour protéger Mowgli, le conseil de la meute décide de le renvoyer au village humain le plus proche, Bagheera acceptant de l'escorter. La panthère et l'enfant quittent les loups le soir même, mais l'enfant refuse de partir de la jungle. Le chemin restant à parcourir étant long, ils s'endorment dans un arbre pour le reste de la nuit. Durant leur sommeil, un python affamé, nommé Kaa surgit, hypnotise Mowgli et l'enserre dans ses anneaux. Le serpent tente de dévorer l'enfant mais Bagheera intervient et le sauve.
Oscar, modeste employé au LavO'Baleine, rêve de gloire. Pour frayer avec le gratin, il profite d'un malentendu : étant témoin de la mort d'un requin blessé mortellement par une ancre, il se fait passer pour un valeureux tueur de squales grâce à l'amitié d'un requin végétarien : Lenny.
Le maladroit Tilt a détruit la récolte de la saison de sa fourmilière. Pareille bévue n'est pas faite pour plaire au cruel Le Borgne, venu racketter les fourmis avec sa bande de sauterelles. Contraint de s'en retourner bredouille, l'affreux insecte promet de revenir à l'automne collecter le double de sa ration habituelle. Pour se faire pardonner, Tilt propose de partir à la recherche de mercenaires pour lutter contre l'envahisseur…
La Terre, il y a 65 millions d'années. Une colonie de lémuriens menant une existence paisible sur une île paradisiaque découvre par hasard un œuf de dinosaure. Lorsque la coquille se fissure, c'est un petit iguanodon qui en sort... Les lémuriens le recueillent et le baptisent Aladar. Celui-ci grandit parmi eux, avec pour famille adoptive un vieux lémurien, Yar, une mère adoptive, Plio, et deux jeunes lémuriens, Zini et Suri. Un jour, pendant une pluie de météores, une météorite détruit l'île et contraint tout le monde à l'exil. Ils trouvent refuge auprès d'un groupe de dinosaures voyageant à la recherche de la Terre des nids. Aladar se lie d'amitié avec deux vieux dinosaures femelles : Baylene, une brachiosaurus, et Eema, une styracosaurus, elles-mêmes accompagnés par Url, un ankylosaurus aux allures de chien fou. Aladar rencontre peu après Neera, une femelle, la première iguanodon qu'il ait jamais rencontré ; il en tombe rapidement amoureux. Mais très vite, Aladar se heurte à Kron, frère de Neera, qui a pris la tête de la troupe et se révèle vite d'un tempérament brutal. Kron ne se préoccupe guère d'assurer la survie des plus faibles. Affamée, menacée par les terrifiants carnotaures et secouée par des dissensions internes, la troupe n'a que peu d'espoir de survie.
Pour conquérir le cœur de sa jolie voisine Audrey, Ted va s’échapper de Thneedville, un monde totalement artificiel où toute végétation a définitivement disparu, pour partir en quête d’un arbre vivant. Ted va rencontrer le Gash-pilleur, un vieil ermite aigri reclus dans sa cabane au milieu de nulle part, et découvrir la légende du Lorax, cette créature aussi renfrognée que craquante qui vit dans la magnifique vallée de Truffala et lutte avec ardeur pour la protection de la nature. Avec l’aide de sa grand-mère, Mamie Norma, Ted va devoir déjouer les pièges de O’Hare et ses sbires pour rapporter à Audrey la dernière graine d’arbre vivant au monde. Sans le savoir, le jeune garçon va transformer le destin de Thneedville, mais surtout, du monde disparu du Lorax.
Riton, le raton laveur, cherche à tout prix de la nourriture. Alors qu'il est bloqué devant un paquet de chips coincé dans le distributeur, il a l'idée d'aller cambrioler la caverne de Vincent l'ours. Le raton laveur vide complètement le stock et tente de s'enfuir avec son butin quand l'ours sort de son hibernation. Finalement, le chariot dévale la pente de la colline pour être percuté par un camion. L'ours lui lance alors un ultimatum : il a une semaine pour lui remplacer toutes les victuailles perdues sans quoi, Vincent le dévorera sans pitié. Riton fait la connaissance d'animaux sauvages qui vivent dans une forêt derrière un buisson d'une maison. Après leur hibernation, les animaux cherchent de la nourriture. Riton leur conseille de voler la nourriture chez leurs voisins, les hommes. Ils commencent à bien se nourrir d'un festin de nourriture, sauf Verne la tortue, qui n'accepte pas de voler la nourriture des hommes et se méfie de Riton.