Cuando Shrek se desposó con la princesa Fiona, nunca pensaron en convertirse en los futuros monarcas del Reino de Lejos, Muy Lejos. Pero cuando el Rey Harold, su suegro, enferma, Shrek se ve obligado a buscar un heredero a la altura o tendrá que intercambiar su amado pantano por el trono. Con la ayuda de Asno y del Gato con Botas, Shrek parte a la búsqueda del legítimo heredero de la corona, el rebelde Artie, primo de Fiona. Entretanto, en Lejos, Muy Lejos, el despechado Príncipe Azul intenta tomar la ciudad con un ejército de malos de cuentos de hadas para hacerse con el trono. Pero Fiona y su madre, la reina Lillian, han reunido a numerosas heroínas de cuentos de hadas para defender el feliz reino. Mientras Shrek, Asno y el Gato con Botas se esfuerzan en convertir al pelmazo de Artie en futuro rey, Fiona y las princesas se afanan en detener al Príncipe Azul para que haya un reino que gobernar.

El doctor Armstrong, un joven científico americano experto en balística nuclear, aparentemente acaba de traicionar a su patria vendiéndose a los alemanes del Este. Su novia y secretaria, Sarah, le ha seguido en la deserción. El motivo de esta huída ha sido el menosprecio de las autoridades norteamericanas a un tipo de cohete que el científico tenía en fase de experimentación. En el diseño de este cohete faltaba algo que sólo otro científico, un alemán que trabaja para los rusos, sí ha conseguido. Junto a este hombre permanecerá Armstrong el tiempo suficiente para hacerse con aquellos conocimientos que le faltaban.

Tras haberse enfrentado a un dragón con aliento de fuego y al malvado Lord Farquaad para conseguir la mano de la princesa Fiona, Shrek debe afrontar su mayor reto: sus suegros. Shrek y Fiona regresan de su luna de miel y aceptan la invitación de visitar a los padres de la princesa, el rey y la reina del Reino de Muy Muy Lejos. Asno les acompaña en el viaje. Todos los súbditos del Reino acuden a saludar a su princesa, y los monarcas esperan con expectación la vuelta a casa de su hija y del nuevo príncipe. Pero no estaban preparados para ver el aspecto de su yerno, por no mencionar lo mucho que su pequeña había ... bueno... había cambiado. Shrek y Fiona no se imaginan que su boda ha arruinado los planes que el rey tenía para ella... y para sí mismo. El rey debe asegurarse los servicios de una poderosa Hada Madrina, de un atractivo Príncipe Azul y del famoso matador de ogros Gato con Botas para cumplir su versión personal del "y fueron felices para siempre".