Quando il suo nuovo suocero, Re Harold (John Cleese) si ammala, Shrek (Mike Myers) viene considerato l'erede della terra di Molto, Molto Lontano. Non volendo rinunciare alla sua amata palude, Shrek recluta i suoi amici Ciuchino (Eddie Murphy) e Gatto con gli stivali (Antonio Banderas) per insediare il ribelle Artie (Justin Timberlake) come nuovo re. La Principessa Fiona (Cameron Diaz), invece, raduna un gruppo di amiche reali per respingere il colpo di stato del Principe Azzurro (Rupert Everett).
Shrek terzo è stato presentato in anteprima al Mann Village Theatre, Westwood di Los Angeles il 6 maggio 2007 ed è stato distribuito nelle sale cinematografiche degli Stati Uniti da Paramount Pictures il 18 maggio 2007, esattamente sei anni dopo l'uscita del primo film. Il film ha incassato 813 milioni di dollari a fronte di un budget di 160 milioni, diventando il quarto film di maggior incasso del 2007. È stato nominato come miglior film d'animazione ai 61° British Academy Film Awards. Shrek il terzo è stato l'ultimo film del franchise di Shrek a essere co-prodotto da Pacific Data Images, che ha chiuso i battenti nel 2015.
Shrek e la principessa Fiona devono succedere al re Harold, ormai morente, ma i tentativi di Shrek di fungere da reggente durante il congedo medico del re finiscono in un disastro. Il re insiste che un orco come re non è l'ideale e che ci deve essere qualcun altro. Prima di morire, Harold dice a Shrek di avere un altro erede: suo nipote e cugino di Fiona, Arthur "Artie" Pendragon. Nel frattempo, il Principe Azzurro giura di diventare Re di Molto Molto Lontano e di vendicare la morte di sua madre, la Fata Madrina. Azzurro si reca alla taverna della Mela Avvelenata e convince i cattivi delle fiabe a combattere per il loro "vissero felici e contenti".
Shrek, Ciuchino e il Gatto con gli Stivali partono per recuperare Artie. Mentre salpano, Fiona rivela a Shrek di essere incinta, con grande orrore di Shrek che non si ritiene in grado di crescere dei bambini. Il trio si reca alla Worcestershire Academy, un collegio magico d'élite, dove scopre che Artie è un sedicenne magro e poco esigente. Durante la manifestazione scolastica, Shrek dice ad Artie che è stato scelto come re di Molto Molto Lontano. Artie è entusiasta finché Ciuchino e il Gatto non lo spaventano inavvertitamente parlando delle responsabilità del re. Perdendo fiducia, Artie cerca di prendere il controllo della nave e di riportarla nel Worcestershire; dopo una colluttazione con Shrek, la nave si schianta su un'isola remota dove incontrano l'insegnante di magia in pensione di Artie, Merlino.
Azzurro e altri cattivi attaccano il castello, ma Wolfie, Pinocchio, Gingy e altri li bloccano abbastanza a lungo da permettere agli abitanti del castello, tra cui Fiona, sua madre, la regina Lillian, e diverse principesse di fuggire. Il Terzo Porcellino rivela accidentalmente che Shrek è andato a recuperare Artù. Il Principe Azzurro invia Capitan Uncino e i suoi pirati a rintracciarli. Le dame vengono rinchiuse in una torre dopo che Raperonzolo le tradisce, essendosi innamorata di Azzurro.
Capitan Uncino e i suoi pirati raggiungono Shrek sull'isola di Merlino. Shrek evita la cattura e Uncino rivela l'acquisizione di Molto Molto Lontano da parte di Azzurro. Shrek esorta Artie a tornare nel Worcestershire. Invece, Artie convince Merlino a usare la sua magia per mandarli in Molto Molto Lontano. L'incantesimo fa sì che Gatto e Ciuchino si scambino accidentalmente i corpi. Trovano Pinocchio e scoprono che Azzurro ha intenzione di uccidere Shrek come parte di una rappresentazione teatrale. Dopo essersi introdotti nel castello, vengono catturati e fatti prigionieri.
Azzurro si prepara a uccidere Artie per conservare la corona. Per salvare la vita di Artie, Shrek mente, affermando che stava solo usando Artie per sostituirlo come prossimo re. Azzurro crede a Shrek e permette ad Artie, ormai scoraggiato, di andarsene. Ciuchino e Gatto vengono imprigionati con Fiona e le signore, dove Fiona si sente frustrata dalla loro mancanza di iniziativa. La regina Lillian rompe un'apertura nel muro di pietra della prigione con un colpo di testa. Mentre le principesse lanciano una missione di salvataggio per Shrek, Ciuchino e Gatto liberano Gingy, Pinocchio e gli altri insieme ai figli di Drago e Ciuchino. Il Gatto e Ciuchino tranquillizzano Artie spiegando che Shrek ha mentito per salvare la vita di Artie.
Azzurro mette in scena un musical davanti al regno. Proprio quando Azzurro sta per uccidere Shrek, Fiona, il Gatto e Ciuchino, le principesse e gli altri personaggi delle fiabe affrontano i cattivi, ma perdono rapidamente la sfida. Artie si presenta e fa un discorso ai cattivi, convincendoli che possono essere accettati nella società invece di essere emarginati. I cattivi accettano di abbandonare i loro modi malvagi, mentre Azzurro si rifiuta di ascoltare e si lancia contro Artie con la sua spada. Shrek blocca il colpo e sembra che sia stato pugnalato. Azzurro si autoproclama nuovo re, ma Shrek rivela che la spada è stata mancata e spinge Azzurro da parte, mentre Drago fa crollare la torre su Azzurro.
Artie viene incoronato nuovo re. Mentre il regno festeggia, Merlino annulla lo scambio di corpi tra Gatto e Ciuchino. Shrek e Fiona tornano a casa nella loro palude, dove diventano genitori di tre gemelli orchi e affrontano la paternità con l'aiuto di Gatto, Lillian, Ciuchino e Drago.