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……

今年年底佳节，照明娱乐全球卖座动画电影系列的全新篇章即将展开，有更伟大的梦想和更多超夯流行金曲。野心勃勃的无尾熊巴斯特穆恩，以及他旗下的全明星动物艺人，即将呈献史上最华丽耀眼的舞台大秀…而且是在绚烂夺目的世界娱乐之都举行。但是有一个难关：他们必须先说服全世界最孤僻的摇滚巨星－由音乐传奇人物波诺首度为动画片献声演出－加入他们的表演行列。　　巴斯特（金奖影帝马修麦康纳 配音）以及他旗下的艺人将他的新穆恩剧院，转变成当地最火红的表演场地，但是他现在有一个更大的野心，那就是在光芒万丈的红滩市的克里斯托塔剧院，举办一场全新歌舞大秀的首演会。　　完全没有任何娱乐圈的人脉可言，巴斯特和他旗下的艺人－包括总是忧心忡忡的猪妈妈萝希坦（金奖影后瑞丝薇斯朋 配音）、摇滚女豪猪爱希（史嘉蕾乔韩森 配音）、认真努力的大猩猩强尼（泰隆艾格顿 配音）、内向害羞的大象米娜（托蕾凯莉 配音），当然还有爱现猪仔刚特（尼克克罗尔 配音）－必须偷偷溜进由一匹冷血无情的娱乐大亨野狼吉米克里斯托（艾美奖得主巴比卡纳佛 配音）一手打造经营，举世闻名的克里斯托娱乐公司的办公室。　　为了得到克里斯托先生的注意被逼到狗急跳牆的刚特，突然灵光一闪，给了巴斯特一个超浮夸的点子，巴斯特也逼不得已採用了这个点子，那就是向克里斯托先生挂保证，他们全新的歌舞大秀将由传奇摇滚狮子歌王柯雷卡洛威（波诺 配音）领衔主演。但问题是，巴斯特从来没见过柯雷，而且这名传奇摇滚歌王早就在十几年前，因为痛失爱妻从音乐界引退，独自隐居了十几年，再也没有人见过他。　　当刚特正在帮助巴斯特设计出一场举世无双的舞台歌舞秀经典杰作，来自克里斯托先生的压力（以及可怕的威胁）也越来越大，巴斯特就展开一场寻找传奇摇滚狮子歌王柯雷卡洛威的大冒险，希望能够说服他重返舞台。原本只是巴斯特想要扬名立万的春秋大梦，却转变成一个现代寓言，提醒了每一个人，音乐的力量强大到足以疗癒一颗最悲伤的破碎的心。

超级坏蛋格鲁（史蒂夫·卡瑞尔 Steve Carell 配音）在听说埃及金字塔被盗的新闻后不满市面上新贼辈出，决定在纳法利欧博士（拉塞尔·布兰德 Russell Brand 配音）的帮助下建造火箭升空盗取月亮。在向坏蛋银行贷款的过程中，格鲁盗取的收缩射线枪被新贼维克托（杰森·席格尔 Jason Segel 配音）抢走。为了夺回收缩射线枪，格鲁决定领养三位孤儿——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），利用她们进入维克托的城堡兜售饼干的机会实施偷盗，计划成功后再偷偷处理掉三个小孩。然而在平凡的日常相处中，格鲁却发现自己越来越离不开这三个小鬼，但这样的感情用事却将严重影响周密的盗月计划……