自从与玛戈（米兰达·卡斯格拉夫 Miranda Cosgrove 配音）、伊迪丝（达娜·盖伊 Dana Gaier 配音）和阿格蕾丝（埃尔希·费舍 Elsie Fisher 配音）三个可爱的小女孩实现宿命的邂逅，曾经的大坏蛋格鲁（史蒂夫·卡瑞尔 Steve Carell 配音）可真彻底转型了，他金盆洗手，转而化身为慈祥可亲的爸爸和做得一手烂口味布丁果冻的商人。当然凡事没有尽善尽美的，在此期间，憧憬大坏蛋传奇人生的老搭档纳法利欧博士（拉塞尔·布兰德 Russell Brand 配音）离他而去，另谋高就。某天，格鲁被身怀绝技却鲁莽的特工露西·王尔德（克里斯汀·韦格 Kristen Wiig 配音）绑架，原来露西所在的集团研制出可以改变生物基因的药物，可他们位于南极的实验室被神秘窃贼偷走，因此才委托有过坏蛋经验的格鲁做卧底。
经过一番考虑，格鲁接受了这项任务，带着超萌的小黄人们，和露西组成了爆笑连连的追凶搭档……

超级坏蛋格鲁（史蒂夫·卡瑞尔 Steve Carell 配音）在听说埃及金字塔被盗的新闻后不满市面上新贼辈出，决定在纳法利欧博士（拉塞尔·布兰德 Russell Brand 配音）的帮助下建造火箭升空盗取月亮。在向坏蛋银行贷款的过程中，格鲁盗取的收缩射线枪被新贼维克托（杰森·席格尔 Jason Segel 配音）抢走。为了夺回收缩射线枪，格鲁决定领养三位孤儿——玛戈（米兰达·卡斯格拉夫 Miranda Cosgrove 配音）、伊迪丝（达娜·盖伊 Dana Gaier 配音）和阿格蕾丝（埃尔希·费舍 Elsie Fisher 配音），利用她们进入维克托的城堡兜售饼干的机会实施偷盗，计划成功后再偷偷处理掉三个小孩。然而在平凡的日常相处中，格鲁却发现自己越来越离不开这三个小鬼，但这样的感情用事却将严重影响周密的盗月计划……

从地球诞生之初，一种奇怪的生物便出现在这颗蓝色的星球上。他们不断进化、蜕变，终于成为我们所熟悉的小黄人的模样。小黄人们毕生寻找邪恶的老大，以成为他的部属为荣，但是千百万年来的努力最终化成一场空。经历了一段长久的沉寂，名叫凯文的小黄人决定再度上路，他带着热爱音乐的斯图尔特、成事不足败事有余的鲍勃，漂洋过海来到了1968年的美国。三个小家伙偶然听说奥兰多即将召开“恶人大会”，于是忙不迭地赶了过去，并且阴差阳错成为女魔头斯嘉丽·杀人狂（桑德拉·布洛克 Sandra Bullock 配音）的随从。很快斯嘉丽交给他们一个任务，那就是窃取英国女王的王冠。
不知轻重的小家伙们笑嘻嘻地出征，等待他们的将是前所未有的大冒险……

洗心革面之后，格鲁（史蒂夫·卡瑞尔 Steve Carell 配音）作为特工成绩斐然，却因未能打败坏小子巴萨扎·布莱德（崔·帕克Trey Parker 配音）而被新局长扫地出门。就在此时，他收到一封远方来信，这才得知自己原来还有一个双胞胎兄弟德鲁（史蒂夫·卡瑞尔 Steve Carell 配音）。在德鲁盛情邀请下，格鲁带着妻子露西•王尔德（克里斯汀·韦格 Kristen Wiig 配音）以及玛戈（米兰达·卡斯格拉夫 Miranda Cosgrove 配音）、伊迪丝（达娜·盖伊 Dana Gaier 配音）和阿格蕾丝（埃尔希·费舍 Elsie Fisher 配音）来到了他亲生父亲所居住的地方探亲。德鲁天真烂漫，却一心想和哥哥搭档成为坏蛋二人组。格鲁虽然暂时回归狂野，可正义之心并未泯灭。
尤其当巴萨扎邪恶的计划和三个可爱的孩子牵扯到一起时，他再也无法坐视不理……

曾拥有过辉煌风光年代的一家歌剧院正逐步走向没落，更面临被银行抵押没收的命运。现任老板考拉巴斯特（马修·麦康纳希 Matthew McConaughey 配音）不愿见父亲毕生的心血就此终结，于是决定策划一场歌唱选秀比赛，却没留神把奖金印成了他根本无力承担的10万美元。受到奖金和歌唱梦想的鼓舞，猪妈妈罗茜塔（瑞茜·威瑟斯彭 Reese Witherspoon 饰）、少女豪猪艾什（斯嘉丽·约翰森 Scarlett Johansson 饰）、老鼠歌手麦克（塞斯·麦克法兰 Seth MacFarlane 饰）、害羞的小象米纳（托瑞·凯利Tori Kelly 饰）、大猩猩强尼（塔伦·埃格顿 Taron Egerton 饰）等音乐爱好者都纷纷前来应征。
他们有着各自难以逾越的障碍，而为了各自的梦想，有竭尽全力，追逐哪怕一点点微茫的希望……

神龙大侠阿宝（杰克·布莱克 Jack Black 配音）再度归来，要被师父（达斯汀·霍夫曼 Dustin Hoffman 配音）强行进阶修行。系列全新最强反派魅影妖后（维奥拉·戴维斯 Viola Davis 配音）登场，神秘莫测的她可以幻化成每一个阿宝的昔日宿敌。此次阿宝又结识了小真（奥卡菲娜 Awkwafina 配音）等新伙伴，并将一同开启这场冒险旅程。