Depois do grande sucesso de “Carrossel: O Filme”, era quase certo que seria feita uma sequência para a criançada. “Carrossel 2: O Sumiço de Maria Joaquina” traz de volta tramas e personagens, resgatando toda a alegria e diversão do primeiro filme. Agora, com um pouco mais de maturidade e muito mais desafios.
Nessa sequência, os alunos da Escola Mundial se tornaram sucesso na internet com o clipe PanáPaná, e a estrela da música brasileira Didi Mel (Miá Mello), amiga de infância da professora Helena (Rosanne Mulholland), convida a turminha para fazer um show com ela. No entanto, o que seria uma grande diversão, acaba se tornando um enorme problema, já que Maria Joaquina (Larissa Manoela) é sequestrada pelos vilões Gonzales (Paulo Miklos) e Gonzalito (Oscar Filho) no dia do show.
Entre um desafio e outro, essa turma precisará cumprir enigmas e desafios para libertar a amiga das mãos dessa dupla maléfica a tempo de fazer a apresentação. Com isso, a turma tem a todo o momento essa atmosfera de caça ao tesouro, e se no primeiro longa a trama se passava num fictício acampamento, aqui a aventura se desenrola pelas ruas de São Paulo, aproveitando centros urbanos marcantes da cidade.