Rio
De film begint in Rio de Janeiro, waar illegale handel in exotische dieren nog veelvuldig voorkomt. Blu, een Spix’ ara die niet kan vliegen, is een slachtoffer van deze handel. Hij wordt vanuit Rio naar de stad Moose Lake in Minnesotagesmokkeld en wordt eigendom van een vrouw genaamd Linda. Vijftien jaar later blijkt hij het goed te kunnen vinden met zijn nieuwe baasje, maar hij kan nog altijd niet vliegen en is vaak onderwerp van spot door de lokale dieren.
Dan krijgt Linda bezoek van de Braziliaanse ornitholoog Túlio Monteiro, die haar vertelt dat Blu het laatste mannetje van zijn soort is. Túlio heeft thuis nog een vrouwelijke Spix’ ara genaamd Jewel, en hij wil Blu en haar samenbrengen voor een fokprogramma. Linda stemt toe, dus vertrekt ze met Blu en Túlio naar Rio. Hier ontmoet Blu een aantal andere vogels waaronder de roodkuifkardinaal Pedro en de gele kanarie Nico. Blu wordt naar Túlio’s volière gebracht, waar hij Jewel ontmoet. Jewel wil graag terug naar de wildernis en samen ontsnappen ze. Ze worden echter spoedig gevangen door een jongen genaamd Fernando en de grote geelkuifkaketoe Nigel. De laatste was ooit de ster van een televisieshow, maar werd daar vervangen door een parkiet. Verbitterd over dit feit vangt hij nu exotische vogels voor smokkelaars. Blu en Jewel worden met een ketting aan elkaar vast gemaakt en in een kooi gestopt. Blu kan het slot openen en ze ontsnappen, maar Nigel komt achter ze aan. Blu en Jewel kunnen ontkomen aan Nigel doordat deze tegen een stroompaal opvliegt, waarop de stroom in Rio uitvalt. Ze belanden in de jungle.
In de jungle leert Blu een reuzentoekan genaamd Rafael kennen die hem probeert te leren vliegen. Doordat Blu te bang is wil dit niet lukken. Hij ontmoet ook Pedro en Nico weer, die hem meenemen naar een sambaclub voor vogels. Nigel laat het er ondertussen niet bij zitten en huurt een groep marmosetten in om Blu en Jewel te vangen. Ze vinden Blu en Jewel in de club, maar de twee kunnen ontkomen. Ondertussen krijgt Fernando spijt van zijn daden en toont Linda en Túlio de schuilplaats van de smokkelaars. De twee horen hoe Marcel, de leider van de smokkelaars en Nigels eigenaar, plannen smeedt om Blu en Jewel tijdens het aankomende carnavalte vangen.
Ondertussen zijn Blu en Jewel op weg naar Luiz, een buldog. Hij zal proberen de ketting door te snijden. Dit loopt echter niet goed maar door stom toeval komt er kwijl van Luiz op de ketting waardoor deze glibberig wordt en Blu en Jewel vrij komen. Als Blu terug wil naar Linda krijgen hij en Jewel ruzie.
Jewel wordt door Marcel gevangen, waarna Blu met de andere vogels een reddingsactie opzet. Linda en Túlio ondernemen intussen zelf actie tegen Marcel door tijdens het carnaval undercover te gaan als dansers. Ze kunnen niet voorkomen dat Marcel de vogels vangt en meeneemt in zijn vrachtvliegtuig. In het vliegtuig ontsnappen Blu en Jewel uit hun kooien en bevrijden de andere vogels. Nigel gooit Jewel tegen een kooi waardoor ze haar vleugel verwondt. Blu schakelt Nigel uit door hem naar de propeller van het vliegtuig te lokken. Wanneer Jewel eindelijk Blu’s liefde voor haar beantwoordt, geeft dit hem de moed om te vliegen en zichzelf en Jewel te redden. Het vliegtuig is namelijk op weg om neer te storten in zee. De twee vogels worden herenigd met Linda en Túlio.
Linda en Túlio huren Fernando in als hun assistent en zetten samen een reservaat op voor beschermde vogels. Blu en Jewel krijgen samen drie kuikens.
