故事发生在一个所有哺乳类动物和谐共存的美好世界中，兔子朱迪（金妮弗·古德温GinniferGoodwin配音）从小就梦想着能够成为一名惩恶扬善的刑警，凭借着智慧和努力，朱迪成功的从警校中毕业进入了疯狂动物城警察局，殊不知这里是大型肉食类动物的领地，作为第一只，也是唯一的小型食草类动物，朱迪会遇到怎样的故事呢？近日里，城中接连发生动物失踪案件，就在全部警员都致力于调查案件真相之时，朱迪却被局长（伊德瑞斯·艾尔巴IdrisElba配音）发配成为了一名无足轻重的交警。某日，正在执勤的兔子遇见了名为尼克（杰森·贝特曼JasonBateman配音）的狐狸，两人不打不相识，之后又误打误撞的接受了寻找失踪的水獭先生的任务，如果不能在两天之内找到水獭先生，朱迪就必须自愿离开警局。朱迪找到了尼克，两人联手揭露了一个隐藏在疯狂动物城之中的惊天秘密。

冷战结束后，天控局面临被解散的危险，但是这个美国最大的特务机关，依旧担负着重要的使命。不过，近期天控局总部却遭受了突发性袭击，导致特工们都有被身份曝光的危险。其中也包括强壮如牛、身手不凡的23号特工（道恩•强森DwayneJohnson饰）。总部经过研究发现，袭击事件是一个叫盖不达集团的，为了迎敌，总部对分析家麦克斯韦（史蒂夫•卡瑞尔SteveCarell饰）委以重任，后者终于等到了一展身手的机会。于是，他积极参与了对付盖不达的行动，不过之前的两次演习都被他搞砸了。唯一的收获是，他跟99号特工（安妮•海瑟薇AnneHathaway饰）结成了搭档，后者是唯一不怕身份曝光的特工。他们在飞机上遇到了一个疑似的恐怖分子，但是当他们出手时，却意外陷入了对方的圈套。此后，这对欢喜冤家又接连遇到一系列令人啼笑皆非的困境……