Возвращение Шредера
После поражения в первой части Шредер (Брайан Тай) инсценирует смерть, чтобы избежать тюрьмы. С помощью учёного-предателя Бакстера Стокмана (Тайлер Пейдж) он создаёт портал в измерение Крэнга — инопланетного тирана. План Шредера — завоевать доверие Крэнга, обменяв технологию на власть. Тем временем черепашки-ниндзя, скрывающиеся в канализации, сталкиваются с кризисом: Микеланджело (Ноэль Фишер) мечтает быть принятым обществом, а Рафаэль (Алан Ритчсон) сомневается в их роли тайных защитников.
План Крэнга и мутанты-союзники
Крэнг (голос Брэда Гарретта) требует восстановить портал с помощью трёх компонентов, разбросанных по Земле. Шредер похищает устройство из лаборатории, а Стокман превращает бандитов Бибопа (Гэри Энтони Уильямс) и Рокстеди (Шемар Мур) в мутантов-кабана и носорога. Мутанты атакуют город, чтобы отвлечь черепашек, пока Шредер крадёт последнюю деталь портала. Эйприл О’Нил (Меган Фокс) и Верн Фенвик (Уилл Арнетт) помогают героям, узнав о плане Крэнга уничтожить Землю.
Погоня в бразильских джунглях
Черепашки отправляются в Бразилию, чтобы перехватить компонент до Шредера. В джунглях их ждёт схватка с наёмником Кейси Джонсом (Стивен Амелл), который сначала считает их врагами. Объединив усилия, группа уничтожает лабораторию Шредера, но компонент попадает в руки злодеев. Крэнг активирует портал, и его корабль-технодром появляется над Нью-Йорком.
Битва за технодром
Черепашки проникают на технодром, где сталкиваются с армией роботов-стражей. Леонардо (Пит Пласик) и Донателло (Джереми Ховард) отключают энергетический щит корабля, а Рафаэль и Микеланджело сражаются с Бибопом и Рокстеди. Кейси и Верн на земле эвакуируют граждан, пока Эйприл пытается деактивировать портал. В решающий момент черепашки объединяют силы, чтобы сбросить технодром в портал, жертвуя собой ради спасения города.
Финал и новая надежда
Герои выживают, вернувшись через портал в последний момент. Шредер и мутанты арестованы, а Крэнг уничтожен. Черепашки, наконец, получают признание горожан, но решают остаться в тени. Леонардо заявляет, что их сила — в единстве, а не в славе. Фильм завершается сценой, где братья впервые видят восход солнца, не скрываясь.
