淘气小女孩雨果与父亲赌气后离开家，再次回到神秘世界寻找老朋友“啦啦”和“熊大叔”。在雨果和熊大叔、啦啦为重逢而喜悦之时，一个巨大的危机也悄然袭来，所有喝过水的生命都变小了。
在番薯的儿子米粒的帮助下，雨果、啦啦、熊大叔得知找到水的源头可以解除危机，三个好朋友踏上了拯救家园的艰难旅途，一路之上，他们与鼠族军队斗智斗勇，并与米粒和大脸怪成为了朋友。危机时刻，米粒让番薯觉醒，他最终放下内心的仇恨，决定与神秘世界的族民共同守护美丽的家园。
2014年6月20日，片方公布了一组高清剧照；2014年7月5日，片方发布了终极海报；2014年8月5日，片方在北京
星美国际影城举办了首映会。
《神秘世界历险记2》拥有幽默逗趣的历险故事、又萌又可爱的人物设计、精良的特技效果和制作，《神秘世界历险记2》较之《神1》在各方面都有了较大的提升（
新华网评价）。
《神秘世界历险记2》走的是情感线路，以父女情、朋友情为主要线索，以宽容和理解来化解两代人的矛盾，更难能可贵的是，在“反派”的设置上，更彰显了创作者们良善的用心。”反派“是一个有弱点的平常人，最后矛盾的化解不是一味地穷追烂打，而是用理解和爱心来化干戈为玉帛（网易评价）。
《神秘世界历险记2》主打亲情、成长牌，该片在强调动画的趣味性、吸引力时，蕴含着对感恩、责任、小我与大爱、亲子相处等成长话题的解读与探讨，得到孩子和家长的一致好评（扬州晚报评价）。