Shrek e vissero felici e contenti

Il film inizia durante gli eventi del primo film dove si vede cosa succedeva nel Regno di Molto Molto Lontano. Il re Harold e la regina Lillian stavano per firmare un patto magico con l'infido elfo Tremotino (Walt Dohrn) : erano pronti a cedere il loro reame in cambio della salvezza della figlia Fiona (Cameron Diaz), vittima di un incantesimo terribile e rinchiusa in una torre (non si fidavano della Fata Madrina e il principe Azzurro non era mai arrivato alla torre dove era rinchiusa Fiona). Poco prima di firmare, però, avevano appreso con gioia che la figlia era già stata salvata, mandando in fumo i piani del nano.

Due anni dopo, dopo gli eventi dei primi tre film, con Arthur come re, Shrek (Mike Myers) vive felicemente nella sua palude insieme alla moglie e ai suoi tre piccoli orchetti. Nessuno lo teme più né urla nel vederlo, e Shrek inizia ad avere nostalgia di quei tempi nella sua vita prima d'incontrare Fiona. A movimentare tutto ci sono anche sua suocera, Ciuchino (Eddie Murphy) con la sua draghessa, i suoi figli, Gatto, Zenzy (Conrad Vernon), Pinocchio (Cody Cameron) e gli altri amici. Al compleanno dei tre figli perde letteralmente la pazienza e ha uno scatto d'ira, dopodiché litiga con Fiona e se ne va. Tremotino, finito in miseria, serba ancora rancore nei confronti dell'orco, e casualmente assiste alla lite tra Shrek e Fiona; escogita così un piano. Quando Shrek si allontana per i boschi, Tremotino fa in modo di incontrarlo e di fargli accettare un patto: Shrek cederà un giorno a caso della sua infanzia, e in cambio ne riavrà uno della sua vecchia vita da orco. Una volta accettato viene trasportato in un altro mondo, si ritrova nel villaggio vicino alla sua palude, ma dopo essersi divertito a spaventare i paesani come faceva un tempo, si accorge che qualcosa non quadra: la sua casa nella palude è semplicemente una grande ceppa di un albero segato senza porta né finestre, e quindi mai abitata. Le streghe spadroneggiano e catturano gli orchi, Ciuchino è un loro servo e Tremotino è il re-dittatore della versione alternativa di Molto Molto Lontano; che mostra tutta la sua decadenza e fatiscenza, i cui sudditi vivono in totale miseria. Il nano ha infatti scelto come giorno proprio quello in cui Shrek era nato, con la conseguenza che lui è riuscito ad impossessarsi del regno dai genitori di Fiona in cambio della sua liberazione dalla torre, mentre l'orco, non essendo veramente vivo dato che in questa realtà alternativa ha perso il suo giorno di nascita, scadute le 24 ore del patto, cesserà di esistere per sempre all'alba del giorno dopo.

L'unica soluzione è ottemperare alla clausola nascosta nel contratto del nano, cioè ottenere "un bacio di vero amore" per salvarsi dalla morte e tornare alla realtà vera. Shrek, catturato e incatenato dalle streghe, viene portato al castello di Molto Molto Lontano da Tremotino per diventare un suo schiavo, così come gli altri orchi catturati, ma grazie alla sua forza riesce a spezzare le catene che lo legavano, rubare una scopa da una strega e fuggire dal castello portandosi via Ciuchino. Con l'aiuto di quest'ultimo, Shrek torna alla fortezza del drago, ma non vi ritrova Fiona, scoprendo invece che è riuscita a liberarsi da sola ed ha sfruttato a suo vantaggio il fatto di diventare orchessa di notte entrando a far parte della resistenza di orchi che combattono contro Tremotino, diventandone il capo. Lei non si ricorda più di Shrek, e, nonostante i tentativi dell'orco, anche un bacio che si scambiano non sortisce alcun effetto in quanto in questa dimensione alternativa Fiona non lo ama veramente. Anche l'abile Gatto con gli stivali (Antonio Banderas) è diventato un micione obeso. Gli orchi vengono ipnotizzati con un pifferaio magico mandato da Tremotino e catturati per essere decapitati.

Tremotino, per catturare Shrek ed impedirgli il bacio, mette su di lui una taglia: chi glielo porterà avrà da lui tutto ciò che desidera, tramite il patto di una vita. Shrek, capendo di non avere più speranze, decide di consegnarsi da solo al nano e così riceve proprio lui il patto di una vita, chiedendo, durante la firma, che gli orchi siano liberi da Tremotino, solo per poi venire imprigionato insieme a Fiona, che era stata precedentemente catturata da Tremotino. Infatti il nano non l'ha liberata secondo il patto insieme agli altri orchi, perché lei non è completamente orchessa in quella realtà. Ciuchino intanto, con l'aiuto del Gatto e di tutti gli orchi liberi, riesce ad elaborare un piano per entrare nel palazzo di Tremotino e liberare Shrek e Fiona: gli orchi entreranno nell'edificio nascondendosi nella nuova palla da discoteca del nano. Il piano funziona e Ciuchino, insieme agli orchi e al gatto, riesce finalmente ad entrare ed aiutare i due, che intanto erano minacciati dalla draghessa che non si ricorda di Ciuchino. Tremotino viene infine sconfitto, e Fiona, ora veramente innamorata di Shrek che l'ha salvata in battaglia, lo bacia poco prima della sua morte all'alba. Il bacio funziona, e il patto si spezza: Shrek ritorna nella realtà vera e nella sua vita folle e meravigliosa, precisamente all'istante precedente del litigio con Fiona al compleanno dei figli, mentre smaschera Tremotino che viene arrestato. L'orco, alla festa dei suoi orchetti, anziché arrabbiarsi, questa volta abbraccia Fiona, consapevole e felice della sua vita e di quello che lo circonda.

In seguito si vede Shrek festeggiare con Fiona, Ciuchino e tutti i suoi amici e si scopre anche che tutto quello che è successo nell'universo alternativo è accaduto realmente ad eccezione delle morte di Zenzy e Tremotino, infatti Zenzy è vivo e vegeto che festeggia con Shrek mentre Tremotino è rinchiuso in una gabbia mentre la sua oca Fifi viene uccisa dal canto possente di Fiona, durante questo il Gatto con gli stivali si guarda allo specchio e vede il suo se alternativo, in seguito si mettono tutti a fare gli angeli nel fango. Durante i titoli di coda scorrono gli spezzoni appartenenti al primo, secondo e terzo capitolo.