Фильм начинается с флэшбэка предыдущего фильма, когда школьники и студенты, отдыхавшие на озере Виктория, стали жертвами пираний. С тех пор минул год; пляж и озеро давно закрыты и заброшены. Тем временем два фермера, Клэйтон и Мо, обнаруживают в озере мертвую корову, которая пускает газы. Клэйтон подносит зажигалку к заду коровы, и корова взрывается. Оттуда вылетает стая пираний, которая набрасывается на Клэйтона и Мо; они оба погибают.

Дальнейшее действие фильма разворачивается в аквапарке «Большой и мокрый», который является очень популярным среди молодежи благодаря эротическим нововведениям. Его хозяйкой является главная героиня фильма, Мэдди, но заправляет всем её циничный и алчный отчим Чэд.

Подруга Мэдди, Эшли, и её парень Трэвис решают заняться любовью в фургоне. Девушка приковывает молодого человека наручниками к ножке стула. А фургон, по печальной случайности, слетает прямо в озеро. Эшли удается выбраться через окно, она взбирается на верхушку фургона и зовет на помощь. Но Трэвиса уже заживо сьедают доисторические пираньи. Через несколько минут девушка сама становится жертвой кровожадных рыб, её криков никто не слышит.

На следующее утро полиция вытаскивает утонувший фургон из воды, но внутри никого нет. Шелби, лучшая подружка Эшли, безумно расстраивается по этому поводу и идет к озеру. Они с Мэдди, катаясь в лодке, беседуют по душам, но внезапно на них нападают пираньи. Однако девушкам удается выкарабкаться. Уже на берегу они убивают одну из тварей и забирают труп с собой. Ребята приходят к ихтиологу Карлу Гудману[3], изучающему этот вид пираний; он рассказывает им об их обнаружении и опасности попаданий этих животных через трубы в аквапарк. Молодые люди вынуждены иследовать озеро. На них снова нападают пираньи, но все-таки ребятам удается выбраться живыми.

И вот наступает торжественное открытие аквапарка. Один из посетителей — шериф Фэллон, в прошлом году спасший не одну жизнь у озера Виктория, но впоследствии из-за тяжёлых травм потерявший обе ноги. Вместе с Дрю Каннингемом[4] он пытается преодолеть боязнь воды.

Чтобы как можно скорее наполнить бассейн, отчим Мэдди выкачивает воду из подземных озёр, таким образом давая прекрасную возможность пираньям начать свой кровавый пир. Чэд категорически отказывается закрывать аквапарк и эвакуировать людей и успокаивает Мэдди, что ничего страшного не случится. Однако пираньи попадают в бассейн, и начинается сущий ужас.

Видя происходящее, Чэд пытается бежать; он садится в небольшой грузовичок, но не замечает впереди препятствия — туго натянутая верёвка для флажков перерезает ему шею, и он погибает. Тем временем Фэллон пытается помочь спасти людей от атаки зубастых тварей. Друг Мэдди, Бэрри, отключает нассосы бассейна, Мэдди не может выбраться из воды и просит у полицейского Кайла помощи, но тот в страхе убегает.

Бэрри, видя смертельную опасность, угрожающую Мэдди, бросается в воду, хотя и не умеет плавать. Тем не менее, ему всё же чудом удаётся вынырнуть на поверхность и вынести девушку из воды. Они целуются. Тем временем Кайл всё-таки осмеливается прыгнуть в воду и спасти Мэдди. Он находит какой-то плавающий обглоданный пираньями труп, но потом замечает, что Бэрри уже спас Мэдди. В этот момент насосы аквапарка взрываются. От взрыва погибают и пираньи, и Кайл, которому пробило голову трезубцем.

После этого Мэдди звонит мистер Гудман и говорит, что пираньи эволюционируют. Теперь они могут ходить (при этом нам показывают, что пиранья, хранившаяся у Гудмана ещё с первой части, сбежала). Мэдди отвечает, что она уже в курсе, так как видит, как выжившая пиранья вылезает из воды. К этой пиранье подбегает мальчик и начинает снимать на камеру. Пиранья прыгает и откусывает ему голову. Его тело лежит и хлещет кровью.

На этом фильм кончается. Продолжение следует в «Пираньи 3DDD».