En una selva cerca de la ciudad de Río de Janeiro, Brasil, los pájaros vuelan y cantan, mientras que un bebé de Guacamayo azul, que no puede volar pues no ha aprendido, los observa. Varias de las aves, incluyendo la guacamaya, son enjaulados por los contrabandistas, y son llevados a Moose Lake, Minnesota en los Estados Unidos. La caja que contiene el pájaro bebé cae accidentalmente en la calle, donde es encontrado por una chica llamada Linda, quien lo nombra "Blu ".
Quince años más tarde, Linda ahora posee y vive en una librería con Blu, que todavía no ha aprendido a volar. Un científico de Brasil, Tulio, le dice a Linda que Blu es el último macho de su especie, y que necesita llevarlo a Río de Janeiro, para que se cruce con una hembra para preservar la especie.
Allí, Blu conoce a la guacamaya hembra, Perla. Blu se enamora de ella, pero ella sólo está interesada en escapar. El refugio es entonces atacado por contrabandistas, que se dejan en cacatúa por el traficante de cabeza, Nigel, que se hacía pasar como un pájaro enfermo.
Entre ellos se encuentra Fernando, un muchacho pobre, sin familia, que sólo ayuda a los traficantes para ganar algo de dinero. Blu y Perla son capturados y encadenados juntos, pero logran escapar. A medida que huyen, Nigel los persigue a través de los barrios pobres de Río, y después de perder a Nigel, Blu y Perla se pierden en la selva cercana.
Fernando lleva Linda y Tulio al escondite de los contrabandistas, donde descubren que los contrabandistas planean ser parte del carnaval de Rio como una cubierta para recuperar Blu y Perla y escapar con sus aves robadas. El grupo finalmente se encuentran a Luis, un Bulldog que es un profesional de la motosierra se supone, que intenta romper la cadena para liberar a Blue y Perla, pero sin querer utiliza su saliva para lubricar sus pies, lo cual es suficiente para que se deslicen a través de la cadena. Perla se alegrara de poder volar de nuevo, pero no asi Blu, sabiendo que tendrán que separarse. Por desgracia, Perla es capturada por Nigel. Cuando Pedro y Nico encuentran a Blu para informarle de la captura de Perla, decide montar un rescate, utilizando a Luis como un caballo para seguir a Nigel.
Linda y Tulio se abren camino en el Carnaval haciéndose pasar
por bailarines. Mientra que Blue trata de rescatar a Perla pero es capturado por Nigel. Linda y Tulio siguen a los contrabandistas, pero es demasiado tarde para evitar que despegue el avión. Durante el vuelo, Blu se las arregla para salir de su jaula, liberar a las demás aves y todos vuelan a excepción de Perla, que sabe Blu tiene miedo porque aún no puede volar. Nigel aparece entonces, captura a Blu por el cuello y rompe una jaula en el ala de Perla, fracturandosela.
Blu logra que Nigel salga disparado del avión con un extintor amarrado a su pata y provocando la explosión del avión.
Perla, ahora sin poder volar es empujada del avión por una jaula al caer, y Blu salta tras ella. Perla se sorprende y le impresiona que Blu fuera tras ella, y mientras caen, ella lo besa. Blu es tocado por el "ritmo de su corazón", extiende sus alas y vuela, para salvarse a sí mismo y a Perla. A continuación, descienden y vuelven con Linda y Tulio, que intentan tratar la ala fracturada de Perla. Perla es renuente al principio, pero Blu la convence de aceptar la ayuda de Tulio.Linda y Tulio después fundaron "Blu Santuario de Aves", que es una parte de la selva de Río protegida contra los contrabandistas. Blu dice adiós a Linda y se une a Perla, cuya ala está completamente curada. Regresan a la selva, donde se descubre que ya son padres de 3 polluelos.
Antes de los créditos finales, se puede ver como Nigel sobrevive al accidente del avión, pero con diversas heridas y secuelas que lo dejan en un estado lamentable, momento que aprovecha el tití Mauro para sacarle fotos y humillarlo. En los créditos finales, mediante fotografías, se nos informa de otras cosas como que el trio contrabandista acabó en la carcel. Me gusto cuando la vi he incluso hice un resumen jajajajajajajajajaj...