Une base de recherche top secrète basée dans l'Arctique a été cambriolée. Des scientifiques y élaboraient le sérum PX 41, capable de transformer des créatures inoffensives en monstres sanguinaires. Dans quelles mains cette arme redoutable a-t-elle bien pu tomber ? Gru est appelé à la rescousse par la célèbre agence Vigilance de Lynx. Mais Gru est à présent un bon père de famille entièrement dévoué à ses trois filles. C'est en tant qu'«ex-plus méchant de tous les temps» qu'il a été choisi, car il sait comment fonctionnent les cerveaux malveillants. Son aide est donc précieuse. Une fois ses réticences vaincues, Gru accepte de jouer les espions pour sauver le monde.