In Rio 2 Missione Amazzonia, Blu e Gioiel vivono, fra gli agi e le comodità, una perfetta vita cittadina insieme ai loro tre piccoli figlioletti: Bia, che vive con il becco nei libri e ama snocciolare fatti e numeri proprio come suo padre, il piccolo Tiago, sempre in cerca di avventure, e Carla, la maggiore dei tre, un'adolescente temeraria che anela ad avere un po' di spazio tutto per sé per poter esprimere la sua vocazione musicale. Mentre Blu è più addomesticato che mai, Gioiel è preoccupata che i figli diventino più simili agli umani anziché imparare a comportarsi come veri uccelli. Quando viene a sapere che la sua migliore amica Linda, insieme al neosposo e scienziato Tullio, ha trovato in Amazzonia la prova dell'esistenza di altri macao blu, decide che per la sua famiglia è giunto il momento di partire, anzi volare, alla ricerca delle proprie radici selvagge. Insiste quindi con Blu affinché partano alla volta dell'Amazzonia. Blu informa del programma i suoi amici Nico, Pedro e Luiz, ma i tre non reagiscono molto bene alla notizia e fanno di tutto per metterlo in guardia sulla miriade di pericoli che potrebbero incontrare nella foresta selvaggia. L'unico ad incoraggiare Blu è il sempre positivo Rafael che gli ricorda come "una moglie felice equivale a una vita felice!". Al loro arrivo, Blu e Gioiel fanno la conoscenza di alcuni personaggi del luogo: Eduardo, autorevole patriarca con una serie di rigide regole cui obbedire, Mimi, la cordiale e vivace sorella di Eduardo, e Roberto, esemplare perfetto di uccello selvatico e affascinante, che rende Blu alquanto insicuro. Mentre cerca di cavarsela nel nuovo ambiente, Blu teme che il richiamo della foresta possa fargli perdere Gioiel e i ragazzi. Nel frattempo, il pericoloso cacatua Miguel trama la sua vendetta contro Blu, insieme alla fedele Gabi, una graziosa ma velenosissima rana.