Als seine Kumpel das jährliche Männer-Wochenende absagen, macht sich Grizzlybär Boog allein auf den Weg. Dabei begegnet er einem russischen Wanderzirkus, zu dem auch eine attraktive Bärendame gehört. Da kommt die Gelegenheit gerade recht, mit einem Artgenossen, der ihm zum Verwechseln ähnlich sieht, die Plätze zu tauschen. Schon bald will der Zirkus jedoch nach Russland zurückkehren. Das können Elliot, McSquizzy, Herr Wiener und der Rest der Gang natürlich nicht zulassen. Für die Rettung ihres Freundes bleibt ihnen nur wenig Zeit.

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.

Mumble, der begnadetste Stepptänzer unter den Pinguinen, macht sich Sorgen um seinen Sohn Eric: Dieser kann mit tänzerischen Choreografien so gar nichts anfangen. Als er wieder einmal vor dem Tanzdrang seines Vaters flüchtet, begegnet er dem Pinguin The Mighty Seven, der zu Erics Staunen fliegen kann. Damit kann Eric nicht mithalten, was ihn ganz missmutig stimmt. Doch sein Vater bringt ihm letztlich bei, dass es vor allem darauf ankommt, an sich selber zu glauben.

Der Moment des Abschieds ist gekommen: Andy ist den Kinderschuhen entwachsen und macht sich bereit, aufs College zu gehen. Für sein stets getreues Spielzeug hat er keine Verwendung mehr. Andys Mutter spendet die Spielsachen der Kindertagesstätte Sunnyside. Doch dieses angebliche Paradies entpuppt sich nach zuerst freundlicher Aufnahme durch die alteingesessenen Spielzeuge bald zum Gefängnis für die Freunde. Ein ausgeklügelter Ausbruchsplan wird ausgearbeitet - die Zeit drängt, denn hier geht nicht alles mit rechten Dingen zu.