为了庆祝最疼爱的小老弟菜鸟（克里斯多夫·奈茨 Christopher Knights 配音）的生日，老大（汤姆·麦格拉思 Tom McGrath 配音）带领菜鸟及好搭档科斯基（克里斯·米勒 Chris Miller 配音）、瑞哥闯入了美国黄金储备中心，寻找那台仅剩的能售卖炸薯条的自动贩卖机。然而，他们刚完成任务不久，便被贩卖机的触角吞噬，随后被运送到一个神秘的场所。在全封闭设施内，四只企鹅遇到了伪装成基因遗传科学家的章鱼戴夫（约翰·马尔科维奇 John Malkovich 配音），原来戴夫曾是动物园里的明星章鱼，但当萌态十足的企鹅们出现后，他便陷入了绝望。因此，他潜心研制了可怕的血清，发誓要向所有他曾待过的动物园中的企鹅展开报复。 老大和伙伴们在逃亡途中得到了北风特工队的救助。而他们将分别阻止戴夫的阴谋……