国际大都会上海，一栋颇显平凡的公寓内，即将举行一场盛大的婚礼。正所谓天算不如人算，虽然此前经过周密准备，但是几名爱恨纠葛的孽侣乱入，以及各种意想不到的状况，令婚礼朝着难以预见的方向发展。在此之后，公寓正式更名“爱情公寓”，顺理成章迎来了7个来自五湖四海、从事不同职业并且性格各异的青年男女，林宛瑜（赵霁 饰）、陈美嘉（李金铭 饰）、陆展博（金世佳 饰）、吕子乔（孙艺洲 饰）、关谷神奇（王传君 饰）、胡一菲（娄艺潇 饰）和曾小贤（陈赫 饰）。
在接下来的日子里，这几位新新人类恋爱吵架、插科打诨，度过了一个个喧嚣又难忘的日子。爱情的萌芽也在他们的心中蓬勃生长……

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……