Zehn Jahre, nachdem Skipper, Kowalski, Rico und Private Spaß und abenteuerliche Spezialeinsätze als Lebensziel ausgerufen haben, stehen die vier Pinguine aus dem New Yorker Zoo vor ihrer größten Herausforderung. Oktopus Dave will sich an allen Pinguinen rächen, sie in monströse Kreaturen verwandeln, weil ihm die niedlichen Vögel in jedem Tierpark die Schau stahlen. Doch Dave rechnet nicht mit der souveränen Coolness der Frackträger und der Unterstützung, die sie durch die Superprofis vom Agententeam "Nordwind" erhalten.

Die kleine Weinbergschnecke Turbo hat einen ungewöhnlichen Traum. Er möchte die berühmteste und schnellste Rennschnecke der Welt werden. Dabei eifert er seinem Vorbild, dem fünfmaligen Wettbewerbsgewinner Guy Gange hinterher. Doch durch seine Leidenschaft zum Nervenkitzel ist Turbo zum Außenseiter geworden. Die anderen Schnecken halten nicht viel von Schnelligkeit und möchten lieber ein gemächliches Leben führen. Besonders seinem Bruder Chet ist Turbos Wunsch ausgesprochen peinlich, doch der setzt alles daran, seinen Traum zu verwirklichen. Tatsächlich kommt es eines Tages zu einem mysteriösen Unfall, der Turbo unglaubliche Schnelligkeit verleiht. Sein Traum, bei dem großen Indianapolis 500-Rennen gegen seine Idole anzutreten, könnte somit endlich in Erfüllung gehen, doch bis dahin ist es noch ein weiter Weg.

Nachdem der Superschurke Gru die drei Waisenkinder Margo, Edith und Agnes adoptiert hat, hat sich in seinem Leben viel geändert. Anstatt als Griesgram Verbrechen zu begehen, dreht sich sein Leben nun um Gute-Nacht-Geschichten, Kindergeburtstage und erste Verehrer der Mädchen. Sein neues Leben wird plötzlich gestört, als Lucy, eine Agentin der geheimen Anti-Villain League, Gru gegen seinen Willen zu deren Zentrale führt. Dort bekommt Gru den Auftrag, die Welt vor einem neuen Bösewicht zu retten. Eifrig macht sich Gru ans Werk und bekommt dabei erneut Hilfe von Dr. Nefario und seinen meist sehr tollpatschigen Minions. Doch seine neue Aufgabe mit der Erziehung seiner Adoptivtöchter in Einklang zu bringen ist nicht leicht und auch mit der Situation, dass Lucy auch außerhalb der Arbeit sehr von Gru angetan ist, überfordert den ehemaligen Einzelgänger.

Der verschrobene Gru führt ein zurückgezogenes Leben - unscheinbar lebt er in einer kleinen Nachbarschaft irgendeines Vorortes. Aber was seine Nachbarn nicht wissen: Er plant das größte Verbrechen der Menschheitsgeschichte und will den Mond klauen. Auf dem Vormarsch mit technisch raffinierten Waffen und von der Polizei nicht zu stoppen, findet er aber dann doch - vielleicht - seine Bezwinger. Drei Waisenmädchen entdecken in ihm einen potentiellen Vater. Ist es nun mit seinem Verbrecherleben vorbei ... oder stiehlt er doch noch den Mond?