Ночью притворявшийся больным какаду отключает охранника и открывает дверь питомника сообщнику, который похищает попугаев. Похититель, мальчик-сирота Фернандо, приносит попугаев к главарю банды браконьеров, Марселю. Птицы притворяются мертвыми, чтобы в нужный момент сбежать, но Жемчужинку ловит какаду (которого зовут Найджел), а Голубчик просто не может вылететь из клетки, в результате их сковывают цепью и отправляют на склад, где уже содержится множество пойманных бандой птиц. Но благодаря совместным усилиям и умению Голубчика открывать клетки, птицы сбегают из заключения и после продолжительной погони по улицам и крышам Рио, осложненной сковывающей их цепью и неумением Голубчика летать они отрываются от преследования и наконец-то оказываются в джунглях, где остаются на ночь. В то же время Линда и Тулио безуспешно пытаются найти попугаев, расклеивая фотографии и опрашивая прохожих.

Утром попугаи после неудачных попыток сломать цепь камнем встречают большого тукана Рафаэля с семьей, который соглашается помочь им, получив разрешение от жены Евы, хотя и не рад перспективе идти пешком. Попытка скованных птиц взлететь со скалы чуть не закачивается катастрофой, но в итоге они благополучно добираются до земли верхом на дельтаплане. По пути к Луису их встречают друзья Рафаэля, Педро и Нико, уже знакомые Голубчику и приводят компанию в "птичий клуб" на танцы, где попугаи весело танцуют вместе с остальными. В то же время Найджел заставляет стаю игрунок во главе с Мауро выследить попугаев, что тем удается, но завязывается драка и вместе с птицами из клуба друзья побеждают обезьян, после чего отправляются дальше на трамвае. Параллельно Линда, Тулио и Фернандо приезжают в дом браконьеров, не находят там птиц, но случайно узнают от подельников Марселя, Армандо и Типа, что птиц собираются вывезти из города в аэропорт под прикрытием карнавала, также Фернандо приходится уйти вместе в браконьерами.

Рафаэль приводит попугаев в гараж к бульдогу Луису, где они пытаются разрезать цепь циркулярной пилой, но, к счастью, затея проваливается и вместо этого им удается выскользнуть из цепи благодаря слюням Луиса. После этого между Голубчиком и Жемчужинкой возникает ссора. Жемчужинка улетает, но ее вновь перехватывает Найджел, уносит на карнавал и запирает в клетке на замок. Рафаэль, Педро, Нико и Голубчик верхом на Луисе бросаются на помощь, а вместе с ними под видом артистов на карнавал проникают Линда и Тулио. Несмотря на все усилия, птицы оказываются в клетках и машина браконьеров покидает карнавал. Линда и Тулио на карнавальной платформе настигают банду в аэропорту, но не успевают помешать взлету самолета с птицами. В полете находчивый Голубчик вновь выбирается из клетки, на этот раз с помощью огнетушителя. Вдвоем в Жемчужинкой они освобождают птиц, однако сами не успевают покинуть самолет из-за Найджела, в драке с которым Жемчужинка повреждает крыло. Найджел хватает Голубчика, но тот цепляет к какаду огнетушитель и выбрасывает его из самолета, в результате чего Найджел попадает в пропеллер и повреждает двигатель. Голубчик хватает Жемчужинку и прыгает вниз с падающего самолета, в полете Жемчужинка целует его, благодаря чему Голубчик вспоминает свою самую первую попытку полететь, раскрывает крылья и парит над океаном вместе с подругой. Жемчужинку вылечивают в питомнике и она вместе с Голубчиком улетает в джунгли, где они создают семью. Линда, перевезя книжный магазин из Минессоты, остается жить в Рио вместе с Тулио и Фернандо.