Shrek, un orco dal cuore d'oro, insieme al suo "destriero" Ciuchino cerca di tornare in possesso della sua palude, ora occupata dai personaggi delle fiabe, i quali sono stati imprigionati dal perfido Lord Farquaad, tiranno della terra di Duloc. L'orco e l'inseparabile asinello devono inoltre darsi da fare per liberare una principessa sottoposta a un sortilegio e tenuta prigioniera in un castello sorvegliato da un drago.

Di ritorno dalle nozze Shrek e Fiona vengono invitati a corte dai genitori di lei, re Harold e la regina Lilian. Che non sanno che i due sono orchi verdi. Per riparare al misfatto i sovrani, che avevano fatto altri progetti circa le nozze della figlia, chiamano in causa la Fatina Madrina, il Gatto con gli Stivali e il bellissimo Principe Azzurro.

Dopo i capovolgimenti degli episodi precedenti - dall'abbandono della palude alle blasonate nozze con la principessa Fiona - l'orco verde dalle orecchie a forma di trombetta, torna nel più politicamente scorretto dei cartoon per assicurare un degno successore al regno di Molto Molto Lontano. In una Hollywood rovesciata a immagine e somiglianza del mondo delle favole, il povero Re Harold, suocero ranocchio di Shrek e padre di Fiona, viene a mancare improvvisamente alla corte dei suoi cari. L'unico erede al trono, dopo il rifiuto incondizionato di Shrek, sembra essere un ingenuo sbarbatello che risponde al nome di Arthur. Insieme al nobile Gatto con gli stivali e al logorroico Ciuchino, i tre eroi partono per una nuova avventura, proprio mentre il Principe Azzurro - stanco ormai di recitare in una platea indegna della sua bellezza - è pronto a meditar vendetta per riprendersi, insieme ai cattivi di tutti i tempi, il regno perduto.

Shrek è ormai felicemente sposato con Fiona, padre amorevole ed impegnato e le sue giornate si ripetono tutte uguali a se stesse. Insoddisfatto ed incastrato in una routine che sente tarpargli le ali, l'orco desidera unicamente poter tornare alla sua vecchia vita, quella in cui era temuto e lasciato in pace. Pane per i denti di Tremotino, che gli propone uno dei suoi terribili accordi: rivivere la sua vecchia vita in cambio di un giorno a caso (ma non tanto) del suo passato. La scelta lo catapulterà in una realtà in cui non è mai nato, dunque non ha mai salvato Fiona e gli orchi sono cacciati proprio da Tremotino il quale, grazie a quei cambiamenti, ha preso il potere del regno.