A Rio de Janeiro, un cucciolo di una rara specie di Ara viene catturato e rivenduto illegalmente negli stati Uniti. Durante il suo trasporto, il camion, che contiene la cassa con il piccolo volatile, sbanda e perde accidentalmente il carico mentre attraversa la città di Moose Lake in Minnesotta. Una bambina, Linda, trova l'uccello e lo raccoglie; fra i due è amore a prima vista.
Quindici anni dopo Blu è ormai un uccello addomesticato e molto intelligente, che vive una vita serena e comoda con la sua padroncina Linda, la bambina cresciuta che ora gestisce una piccola libreria nella sua città natale. Blu è sereno e contento di tutto quello che possiede anche se, stando sempre chiuso in una casa, non ha mai imparato a volare.
Un giorno si presenta alla libreria Tullio, un ornitologo appasionato di Ara, che informa Linda che Blu è l'ultimo esemplare maschio della sua specie: un Ara di Spix. Per fortuna a Rio de Janeiro da pochi giorni è stato trovato un esemplare femmina di nome Gioiel.
Dopo un'iniziale difficoltà Tullio riesce a convincere Linda dell'importanza dell'accoppiamento fra i due uccelli e Blu parte per il Brasile.
A Rio Blu conosce Gioel e data la sua bellazza subito se ne innamora, la piccola Ara invece fa resistenza poiché il suo unico interesse è fuggire e riconquistare la liberta. Mentre Blu cerca di conquistare Gioel, due bracconieri fanno irruzione nell'ambulatorio veterinario e rubano i due esemplari di Ara che vengono legati assieme con una catena. I due uccelli riescono comunque a fuggire ma sono braccati da Miguel un cacatua psicopaticamente diabolico e sadico di proprietà dei malviventi.
Di ritorno dal ristorante, Linda e Tullio vengono informati dell'accaduto. Linda inizialmente è disperata ed arrabiata con Tullio per averla convinta a portare in Brasile Blu, ma il giorno dopo decide di raccogliere tutte le sue forze e di mettersi a cercare il suo amico per tutta Rio de Janeiro. I due vengono aiutati da Fernando, un orfano che per problemi di soldi ha aiutato i due bracconieri a rubare i due pappagalli, ma che vuol rimediare cercando di ritrovarli.
Nel frattempo Blu e Gioiel cercano di liberarsi dalla catena con l'aiuto di Rafael, un saggio tucano, che li porta all'inizio a una rupe, dove cerca di insegnare l'arte del volo a Blu, con scarsi risultati e successivamente al mercato dove intervengono Pedro e l'inseparabile amico Nico, che portano i tre a una discoteca per uccelli. La festa viene però interrotta dagli Uistitì dai pennacchi bianchi, scagnozzi di Miguel. I volatili hanno la meglio, e così i cinque amici arrivano alla Favela, all'officina di Luiz, un cane "professionista" di motoseghe, che li libera.
I due Ara di Spix sono liberi. Ma a quel punto, Blu e Gioiel litigano, così Blu lascia il gruppo e Gioiel viene rapita da Miguel. Dopo essere venuto a saperlo, Blu, Luiz, Pedro, Nico e Rafael inseguono il carro dove ci sono i trafficanti di animali per tutto il Carnevale di Rio, fino a raggiungerlo per poi venir catturati e portati su un aereo, nonostante Tullio e Linda abbiano cercato in tutti i modi di fermarli.
Nell'aereo Blu riesce a liberarsi e fa lo stesso per gli altri uccelli. Miguel però cerca di fermarli e spezza un'ala a Gioiel. Blu però riesce a far finire Miguel nel motore dell'aereo facendogli perdere tutte le piume. Nel frattempo Blu e Gioiel precipitano dall'aereo e durante la caduta i due si baciano. A quel punto Blu riesce a volare salvando Gioiel.
I due uccelli decidono di vivere in libertà insieme a tutti gli uccelli e potranno riprodursi vivendo felici per tutta la vita. I bracconieri invece rimangono in prigione. Linda e Tullio adottano Fernando, invece Miguel riesce a sopravvivere all'incidente aereo, ma senza penne.