《里约大冒险》的故事讲述一只生活在美国明尼苏达州小镇上的蓝色金刚鹦鹉，一直是世界上仅存的一只公金刚鹦鹉。直到有一天，一个鸟类研究博士图里奥来到了这里，告知鹦鹉的主人琳达要是再不给它们进行人工繁殖那么蓝色金刚鹦鹉可能就会灭绝，而他们研究所就有一只母蓝色金刚鹦鹉。于是，为了拯救蓝色金刚鹦鹉，他们从美国出发飞往巴西里约热内卢，一段充满异域风情的冒险之旅就这么开始了。
在来到里约当天，布鲁就遇到了他的第一批朋友：金丝雀迷你鸟尼科和红衣凤头的大肚鸟派卓。这两只能够展翅飞翔的小鸟加剧了布鲁内心的震动，他被这两个小不点吸引住了。而随后布鲁和珠儿的相亲场面则笑料十足。男主角布鲁带着迷你鸟尼克与大肚鸟派卓亲授的相亲秘笈，去见“美若天仙”的珠儿。珠儿和布鲁落入走私者手中，它们被脚链拴在了一起，只好一起逃亡。逃亡过程中，珠儿才知道布鲁竟不会飞。不过，二鸟不打不相爱，加上巨嘴鸟拉斐尔，迷你鸟尼科与大肚鸟派卓敲边鼓，布鲁与珠儿终于开始彼此产生好感。
然而，充满野心的走私者与葵花凤头鹦鹉奈杰为了将两只鸟占为己有，奈杰还找来了狨猴莫绒助阵。而布鲁和珠儿为了断开脚链，听从拉斐尔的建议，去寻找一只名叫路易兹的斗牛犬帮忙。当它们分开后，珠儿又一次被奈杰抓住。布鲁为了营救珠儿，再一次陷入困境。鸟类专家图里奥与布鲁的主人琳达也正混入巴西狂欢节会中，准备营救出再度落笼的布鲁与珠儿。
只是，天不从鸟愿，他们还是被拉上了飞机，布鲁眼见获救无望，急中生智，将笼子扯了一个大口，将所有的鸟儿都救了出来，布鲁不会飞，在迟疑，奈杰一把抓住布鲁，珠儿反抗，不小心将自己的翅膀折坏。布鲁再次急中生智，用灭火器将奈杰消灭。要坠机了，珠儿从飞机上掉了下去，布鲁闭眼跳了下去，珠儿感动，布鲁张开了翅膀，成功飞了起来，珠儿翅膀治好后，布鲁离开了主人，与珠儿去野外幸福生活。
