Репортер рассказывает о некогда популярном ребенке Бальтазаре Брэтте, который когда-то был звездой шоу «Злой Брэтт», где он играл главную роль злодея-изобретателя. К сожалению для Брэтта, шоу закрылось, когда он вырос, так что его слава сошла на нет. После этого Брэтт потерял рассудок и начал считать себя настоящим суперзлодеем. Репортер задается вопросом, когда Брэтт нанесет свой следующий удар.
Тем временем Брэтт и его робот-помощник Клайв атакуют корабль, перевозящий самый большой в мире бриллиант. Ему удается обезвредить охрану, однако по его следу уже идут Грю, Лиюс, а также миньоны Джерри и Тим. Брэтт заставляет корабль подняться в воздух, что позволяет ему завладеть драгоценным камнем. Люси запускает Грю на корабль, где он вступает в противостояние с Брэттом, после чего успешно отбирает у него бриллиант. Однако после этого Брэтт ударяет по Грю мощной ударной волной, что позволяет ему сбежать.
После этого Грю и Люси отправляются в штаб-квартиру Анти-злодейской лиги. Там оказывается, что директор Сайлас Рамсботтом уходит в отставку, а его место занимает Валери Да Винчи. Первое, что она делает на своей новой должности, - увольняет Грю за то, что он позволил Брэтту уйти, даже несмотря на то, что он все же не дал тому похитить бриллиант. Люси защищает Грю, говоря, что если уволят его, то придется уволить и ее. Таким образом и Грю, и Люси остаются без работы. Вернувшись домой, пара обнаруживает, что девочки – Марго, Эдит и Агнес – подготовили для них медовый месяц прямо на заднем дворе, так как у Грю и Люси так и не было настоящего. После этого пара с неохотой признается, что их уволили, но обещают вскоре вновь «встать на ноги».
Грю спускается в свою лабораторию, и его окружают миньоны. Теперь, когда они уже не работают в Анти-злодейское лиге, миньоны предлагают вновь вернуться к злодейству. Грю говорит, что этому н бывать, особенно с учетом того, что доктор Нефарио заморозил себя. Тогда миньон по имени Мэл показывает Грю слайд-шоу, из которого видно, насколько лучше была их жизнь, когда они занимались злодействами по сравнению с семейной жизнью Грю. После этого миньоны уходят вслед за Мэлом, так как желают продолжать злодейское ремесло. Так что с Грю остаются только Джерри и Тим, поскольку не присутствовали при произошедшем.
Тем временем в Париже эксперт по драгоценным камням проверяет розовый бриллиант, который Брэтт пытался украсть ранее. Однако под маской эксперта оказывается сам Брэтт. Он усыпляет куратора музея и охранников, а затем похищает бриллиант. Наутро Грю узнает из газеты, что Брэтт украл драгоценный камень. Также он замечает, что Агнес раздает всем свои игрушки, так как хочет помочь родителям, оставшимся без работы. Сразу после этого к Грю подходит мужчина по имени Фриц. Грю не желает знать, зачем пришел незнакомец, так что запускает его прочь с помощью ракеты. Однако, несмотря на это, Фриц вновь возвращается к Грю и сообщает, что его прислал к нему брат-близнец Грю по имени Дрю. Грю не верит словам незнакомца, однако затем тот показывает ему фотографию, на которой Грю изображен вместе с братом.
Грю решает нанести визит своей матери Марлене, которая развлекается в бассейне вместе с двумя привлекательными мужчинами. Грю прерывает их, чтобы расспросить маму о своем брате-близнеце. Марлена признается, что, когда развелась с отцом Грю, то каждый из них выбрал себе по ребенку. Ей достался Грю, а отец взял себе Дрю. Грю оказывается потрясен новостью о том, что у него есть брат-близнец.
После этого Грю вместе с Люси, девочками и миньонами отправляется на остров, где живет Дрю и разводит свиней. Оказывается, что его брат очень богат. Дрю приветствует брата, однако Грю поверить не может, что у того есть шикарная шевелюра. После этого Дрю приветствует семью брата и демонстрирует им свой особняк и близлежащую территорию. Затем Люси и девочки отправляются в город, чтобы у братьев было время пообщаться.
В городке Люси и девочки оказываются на фестивале сыра. Люси разрешает Эдит и Агнес угоститься конфетами, так как пытается наладить с ними контакт и боится им в чем-то отказать. Марго же говорит ей, что не случится ничего плохого, если она скажет им «нет». Тем временем все дети собираются для сырного танца, где девочки берут сыр из тарелок мальчиков. Один из мальчиков, Нико, остался совсем один, поэтому Люси настойчиво предлагает Марго подойти к нему. Марго с неохотой соглашается, после чего Нико тут же влюбляется в нее. Тем временем Эдит и Агнес забредают в паб, где Агнес замечает рог единорога. Она разговаривает с барменом, и тот сообщает, что единороги живут в близлежащем лесе. От радости Агнес кричит так громко, что Люси думает, что та попала в опасность. Люси забегает в паб и избивает всех окружающих. Только после этого она понимает, что с девочками все в порядке.
Тем временем Дрю демонстрирует Грю статуи их предков. Оказывается, что все они также были злодеями, как и их отец, который всегда был крайне горд, что Грю вырос первоклассным злодеем, но разочарован в Дрю, который им так и не стал. Дрю просит брата показать ему, как стать злодеем, но Грю отказывается, говоря, что оставил эту жизнь позади. После этого Дрю решает продемонстрировать брату свой высокотехнологичный автомобиль, на котором они разъезжают по острову, вызывая множество разрушений, а также чуть сами не погибают в процессе. Несмотря на это, Грю чувствует, что давно так хорошо не развлекался.
В это время миньоны проникают на территорию киностудии, после чего их преследуют охранники. В процессе погони они попадают на соревнование по пению, где исполняют свой номер, который публика просто обожает, однако, несмотря на это, их все же арестовывают. Брэтт же готовится привести свой злодейский план в действие. Он планирует отправить Голливуд в космос. Тем временем в доме Дрю Нико сообщает Марго, что, раз она съела его сыр, то теперь они обручены. Марго отвечает отказом, и Нико уходит, однако затем возвращается вновь, уже со своей матерью, которая начинает бранить Марго за то, что она отказала его сыну. Тогда в дело вступает Люси, которая, защищает Марго, сильно пугает мать Нико, так что та вынуждена ретироваться. После этого Марго обнимает Люси.
Агнес и Эдит направляются в лес, чтобы приманить единорога кучей сладостей. Они ожидают поймать сказочного зверя, однако приманивают лишь козу, которая и начинает поглощать сладости. Агнес верит, что это и есть единорог, и берет его себе. Эдит не решается говорить сестре правду, чтобы не разочаровать ее. Грю и Дрю же планируют вломиться в логово Брэтта и вернуть бриллиант. У Дрю при себе имеются устройства и шпионские костюмы от их отца, которые очень помогут их плану. В это время в тюрьме миньоны становятся самыми грозными заключенными, однако, несмотря на это, Мэл начинает скучать по Грю. Тогда миньоны собираются сбежать из тюрьмы и вернуться к Грю.
Грю и Дрю проникают в логово Брэтта и с успехом обходят все ловушки. Они видят, что Брэтт спит в обнимку с бриллиантом, но братьям все же удается умыкнуть его. Однако Брэтт все же ловит братьев и приказывает свои роботам расправиться с ними. Братья оказываются за пределами логова и уже падают на острые шипы, но неожиданно появляется Люси, которая спасает их. Оказывается, что она последовала за братьями, когда почуяла неладное. Грю говорит ей, что хочет вернуть бриллиант, дабы их вновь взяли в Анти-злодейскую лигу. Дрю расстраивается, когда узнает, что Грю соврал ему, и у них начинается спор.
После этого Люси забирает бриллиант, а также девочек на неактивный самолет, дабы вернуть бриллиант на место. Однако затем оказывается, что под маской Люси скрывается Брэтт, который похитил девочек и собирается осуществить свой зловещий план. Настоящая Люси заперта в шкафу, но Грю освобождает ее и узнает, что у Брэтта с собой девочки и бриллиант. Грю и Дрю мирятся, когда Дрю понимает, что его племянницы в опасности. Вместе они планируют остановить Брэтта.
Робот Брэтта выходит из океана и направляется в город. Брэтт создает громадные пузыри по всему городу, после чего высаживает девочек, дабы они могли полюбоваться на его план в действии. После этого Брэтт продолжает свои разрушения. Грю, Дру и Люси летят к городу, а по пути их замечают миньоны, которые сбежали из тюрьмы, и теперь следуют за ними. Люси спасает девочек, а братья стреляют в робота ракетами из своей машины. Однако вскоре машина попадает в аварию, и Грю теряет сознание. Брэтт направляет свой лазер в сторону Грю, однако Дрю останавливает его и уничтожает робота. После чего Грю приходит в себя и использует оружие Брэтта против него же самого, ловя злодея в пузырь. Миньоны тем временем сдувают пузырь, спасая город.
После этого семья возвращается домой, а Грю и Люси вновь получают свою работу. Да еще и Люси теперь любима девочками. Дрю также решает остаться с семьей, однако считает, что теперь его очередь вести миньонов за собой, чтобы творить зло. Вместе с миньонами Дрю забирает летающую машину Грю и мчится прочь. Грю и Люси видят это, но Грю решает дать брату пять минут форы.
