阿蓝（Jesse Eisenberg 配音）是一只世界上极为稀有的蓝色金刚鹦鹉。当他还是幼鸟时，可卑劣的偷猎者将他从里约的热带雨林中劫走，送至美国。阿蓝命运多舛，成了小女孩琳达的宠物，他们度过了多年的时光，阿蓝逐渐习惯了宅在舒适的环境里，甚至不再记得如何飞翔。命运的转折将为他带来一场前所未有的大冒险。

某一天，一位名叫图里奥（Rodrigo Santoro 配音）的鸟类学家意外闯入琳达（Leslie Mann 配音）的书店，他对阿蓝感到震惊，因为阿蓝是世界上唯一的蓝色金刚鹦鹉，极为珍贵。图里奥希望将阿蓝带回里约，与那里唯一的雌性蓝色金刚鹦鹉繁衍后代，以拯救这一濒临灭绝的物种。

虽然心怀不安，但为了拯救阿蓝的物种，琳达还是决定带着他前往里约。在那里，阿蓝终于见到了与他同类的美丽雌鸟茱儿（Anne Hathaway 配音）。茱儿渴望逃离囚笼，重返大自然，这个愿望引发了一系列冒险。与此同时，一伙犯罪分子盯上了这群可爱的小生灵，将它们置于危险之中。