Der einstmals finstere Gru hat sich im zweiten Teil in Agentin Lucy Wilde verguckt und aus Liebe zu ihr und seinen drei Adoptivtöchter Margo, Edith und Agnes die Seiten gewechselt: Gemeinsam mit seiner Angetrauten bekämpft er nun Bösewichte. Zu diesen gehört auch Balthazar Bratt, ein Super-Bösewicht und 80er-Jahre-Fan mit Schulterpolstern und Vokuhila, der hinter einem riesigen rosa Diamanten her ist. Während Gru mit der Jagd auf Bratt beschäftigt ist, bekommt er Besuch von seinem Zwillingsbruder Dru. Dieser hat nicht nur volles Haar, sondern ist auch noch erfolgreicher und selbstbewusster als Gru, der nicht mal seine Minions unter Kontrolle hat - und das nervt diesen gewaltig! Doch dann holt Balthazar Bratt zu einem teuflischen Schlag aus und die ungleichen Brüder müssen sich zusammenraufen, um die Welt zu retten.

Koala Buster Moon leitet ein Theater, um das es nicht sonderlich gut bestellt ist. Als er merkt, dass er ohne Anstrengungen nicht aus den roten Zahlen kommt, ruft Buster kurzerhand zu einem Gesangswettbewerb auf. Gemeinsam mit seinem treuen Freund, dem Schaf Eddie, das am liebsten an der Konsole zockt und am Pool rumhängt, lädt er zum Vorsingen. Unter den Teilnehmern des Wettbewerbs sind der rappende Jung-Gorilla Johnny, die alleinerziehende Schweine-Mama Rosita, die betrügerische Jazz-Maus Mike, die unter Lampenfieber leidende Elefanten-Teenagerin Meena und Stachelschwein-Weibchen Ash, das seinen arroganten Freund loswerden und nun auf Solopfaden wandeln will. Jedes der stimmgewaltigen Tiere träumt von der großen Karriere...

Jeden Tag spielt sich in Haushalten auf der ganzen Welt derselbe Vorgang ab: Haustierbesitzer lassen ihre Schützlinge zu Hause für den Arbeitstag zurück. Zwar sind längst nicht alle damit einverstanden, sich Pfötchen drehend der Langeweile hinzugeben. Aber ein so treuer Hund wie Max kann es einfach nicht erwarten, seine Katie wiederzusehen und so bezieht er direkt vor der Wohnungstür Stellung. Doch eines Tages bringt sie einen neuen Freund für Max mit, den pelzigen Duke. Zwei Hunde in einem Haushalt sind definitiv einer zu viel - zumindest sieht das Max so. Aber eines Tages werden sie bei einem Ausflug von Hundefängern geschnappt und weggebracht. Zum Glück machen sich zahlreiche ihrer Freunde auf, sie zu finden und zu retten. Unterdessen lernen die zwei Hunde das teuflische Häschen Snowball kennen, das ganz eigene Pläne schmiedet ...

Mike hat einen Traum: Er möchte professioneller Schrecker werden, doch muss er dafür die hohe Kunst des Erschreckens lernen. Dafür macht sich Mike auf den Weg zur Monster-Universität - eine renomierte Einrichtung für jede Art von Monster. Das Aushängeschild der Uni sind die Schreckwissenschaften, in der sich Mike einschreibt. Er ist glücklich endlich ein Student zu sein und lernt im Studentenwohnheim andere Monster kennen, wie Jeff, Thaddeus, Terry, Terri, Needleman und Smitty, sowie seinen neuen Mitbewohner Sulley. Nach anfänglicher Begeisterung und viel Spaß mit seinen neuen Freunden muss Mike schnell feststellen, dass sein Studium alles andere als ein Spaziergang wird. Gute Noten sind nicht alles, denn die Art des Erschreckens ist entscheidend. Ein harter Konkurrenzkampf bricht zwischen Mike und Sulley aus.

Der kleine Hogarth hat eine blühende Phantasie, aber diesmal bildet er sich wirklich nichts ein: Der Gigant, den er im Wald findet - eine Art Riesenroboter aus dem All - ist ganz real! Von nun an hat Hogarth einen großen Freund, der aber immer wieder für Schwierigkeiten sorgt. Denn obwohl der Riese im Grunde harmlos ist, sind die Bürger des nahen kleinen Städtchens erschrocken und glauben sich in Gefahr. Ein von der Regierung geschickter Agent soll Abhilfe schaffen. Doch mit Mut und selbstlosem Einsatz gelingt es den beiden Verbündeten, die Stadtbewohner rechtzeitig von Ihren Ängsten und Vorurteilen zu befreien. In solchen Zeiten merkt man, aus welchem Stoff wahre Freude gemacht sind - manchmal sogar aus Eisen.