為了給最疼愛的小老弟菜鳥（克里斯多夫·奈茨配音）慶生，老大（湯姆·麥格拉思配音）帶領(lǐng)菜鳥以及好搭檔科斯基（克里斯·米勒配音）、瑞哥闖入了防守最嚴(yán)密的美國黃金儲備中心，只為找到金庫盡頭僅有的那臺銷售炸薯條的自動販賣機(jī)。誰知他們剛剛完成任務(wù)沒多久，便被長著觸角的販賣機(jī)吞了進(jìn)去，隨后被運(yùn)到一個神秘的所在。在全封閉的設(shè)施內(nèi)，四只企鵝見到了偽裝成基因遺傳科學(xué)家的章魚戴夫（約翰·馬爾科維奇配音）。原來戴夫曾是動物園一只明星章魚，但隨著萌態(tài)十足的企鵝們的到來，他便跌入了絕望的深谷。因此戴夫潛心研制了可怕的血清，發(fā)誓要向所有他曾待過的動物園中的企鵝展開報復(fù)。老大和伙伴們在逃亡途中得到北風(fēng)特工隊的救助，而他們與這些高傲的特工隊員將分別阻止戴夫的陰謀。最終雙方通過合作摧毀了血清擴(kuò)散裝置，成功解救被困企鵝并挫敗戴夫的復(fù)仇計劃。