Après avoir échappé à l'Afrique, ils se retrouvent à Monte Carlo, où ils essaient de se fondre avec les habitants. Mais leurs bouffonneries sauvages attirent l'attention du capitaine Chantel Dubois, un officier de contrôle des animaux obsédé par la capture d'Alex.
Pour échapper à sa poursuite, les animaux rejoignent un cirque itinérant et se lancent dans une tournée européenne, se produisant dans divers pays. Ils rencontrent une distribution diversifiée d'artistes de cirque, y compris un Jaguar charismatique nommé Gia et le Flamboyant Vitaly le Tiger.
En cours de route, Alex découvre sa rockstar intérieure et mène le cirque dans une performance musicale spectaculaire au concours Eurovision de la chanson.
Pendant ce temps, la croyance inébranlable de Marty en son "destin" le conduit à une découverte surprenante sur son passé, et Melman se retrouve de façon inattendue à Gia.
À mesure que leur renommée grandit, l'officier de contrôle des animaux se termine sur eux, conduisant à une confrontation finale à Monte Carlo.
Le film se termine avec Alex et ses amis qui reviennent enfin à New York, réalisant que la "maison" est partout où ils sont les uns avec les autres.