Larry Daley, un soñador que no tiene donde caerse muerto y cuyas imaginativas ideas nunca le han reportado nada, se halla acuciantemente necesitado de conseguir un empleo. Larry siempre ha creído estar destinado para grandes cosas. Pero no tiene idea de cuán literalmente ciclópeo y peliagudo es el reto al que tendrá que enfrentarse cuando acepta, a regañadientes, el supuestamente humilde turno de madrugada como guarda de seguridad en el Museo de Historia Natural. En su primera noche de trabajo, Larry recibe una linterna descomunal y un folleto de instrucciones con las hojas señaladas; a continuación, se queda solo en el silencio espectral de un museo que más parece una caverna. Al menos, piensa que está solo.

Alex el león es el rey de la selva urbana: es la atracción estelar del zoo neoyorquino de Central Park. Como sus mejores amigos, Marty la cebra, Melman la jirafa y Gloria la hipopótamo, Alex ha pasado toda su vida en feliz e ignorante captividad, bien alimentado y en una jaula con excelentes vistas al parque. No contento con su vida, Marty se deja llevar por la curiosidad y con ayuda de unos prodigiosos pingüinos, escapa del zoo para conocer mundo, con la intención de volver antes de que se haga de día. Alex, Melman y Gloria descubren su fuga y deciden salir en su busca antes de que alguien se de cuenta de su desaparición. Incluso en una ciudad como Nueva York, no deja de llamar la atención ver a un león, una jirafa y un hipopótamo andando por la calle y montando en metro. Los tres amigos consiguen encontrar a Marty en la estación Central, pero antes de que puedan volver al zoo los capturan y los embarcan con rumbo a África. Los pingüinos sabotean el crucero y los cuatro amigos aparecen en una playa de la exótica isla de Madagascar. Estos nativos de Nueva York deben aprender a sobrevivir en estado silvestre; es entonces cuando comprenden el sentido de la expresión "el mundo de ahí fuera es una jungla".