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）可真完全转型了，他金盆洗手，转而化身为慈爱可亲的爸爸和做得一手烂口味布丁果冻的商人。因此凡事没有尽善尽美的，在此期间，向往大坏蛋传奇人一辈子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能够改变生物基因的药物，可他们位于南极的实验室被奇妙窃贼偷走，因此才托付有过坏蛋经验的格鲁做卧底。