为了取得更多的蓝精灵精华,邪恶巫师格格巫(汉克·阿扎利亚 Hank Azaria 饰)制作了两个调皮捣蛋的灰色小精灵韦克茜(克里斯蒂娜·里奇 Christina Ricci 配音)和海库斯(JB·斯穆夫 J.B. Smoove 配音)。但是他无法从灰精灵那里提取精华,为此格格巫派出韦克茜混入大森林,绑架了行将迎来生日的蓝妹妹(凯蒂·派瑞 Katy Perry 配音),希望能从她口中拷问出蓝爸爸(乔纳森·温特斯 Jonathan Winters 配音)将她变蓝的秘密。 为了营救蓝妹妹,蓝爸爸带领笨笨(安东·尤金 Anton Yelchin 配音)、厌厌(乔治·洛佩兹 George Lopez 配音)、浮浮(克里斯蒂娜·里奇 Christina Ricci 配音)重返人类国际,并在他们人类朋友的协助下,展开了蓝妹妹的营救行动……