一只出生在里约蓝色金刚鹦鹉Blu，是世界上仅存的一只雄性金刚鹦鹉。因为一场走私贩上演的劫难，他来到了美国明尼苏达州。运送他的箱子从走私贩的货车上掉下来，他被留在冰天雪地中。善良的Linda收留了他，与他共度了15载春秋，成为了最好的朋友。

一天，Tulio来到了Linda的书店，希望让Blu去里约和他的同类——雌性金刚鹦鹉Jewel繁衍后代，拯救这个濒危物种。经过考虑，Linda认可了。

就这样他们来到里约，Blu先是结识了Nico和Pedro。然后Blu与Jewel在Tulio的鸟类保护中心见面了。当天晚上他们就被走私贩抓走，被锁链锁到一起。在仓库里，Blu巧妙地打开了笼锁，Jewel刚要逃跑，才发现了Blu不会飞。

他们一同逃跑，后来遇到Rafael，在集市上又遇到了Nico，Pedro。经过整个Party，他们的关系急速升华。猴子来搅局，他们又一起与猴子大战。

离开集市，他们又到了电车上（为了去Luiz的车库解开锁链）。在那里他们愈发亲密了。

他们断开链子后，Jewel直冲蓝天，全然不管Blu的失落。Blu又冷言冷语，有意无意地对Jewel生了气。结果他们在车库前闹翻了，赌气分手。Jewel刚离开就被Nigel抓走了。Nico，Pedro把这个消息带给Blu，Blu本就后悔，这下决定了要去救出Jewel。

Linda和Tulio也混入狂欢节会场，准备营救出布鲁。但是他们还是被关进笼子，上了飞机。Linda驾驶花车撞向飞机，没有阻止飞机起飞。

Blu凭着智慧将所有的鸟救出了飞机（除了他自己和Jewel），自己被Nigel抓住。Jewel反抗，被笼子砸伤了翅膀。最终Blu用灭火器消灭了Nigel。螺旋桨被Nigel撞毁，Jewel滑出机舱，Blu紧闭眼睛跟着跳了出去，Jewel感动了。

最后Blu成功的飞起来了，Jewel也被Tulio治好了伤，他们一起回归大自然了。

最终概括：一只不会飞的鸟，因为自己深爱的她，飞起来了……