故事接續《神偷奶爸》之后，壞蛋神偷格魯為了照顧三位口愛到不行的女兒們-妮妮、娜娜與娣娣，在地下實驗室開設工廠改賣果醬和果凍，決定金盆洗手甘心在家當好奶爸。沒想到以紀畢谷為首領，專門對抗全球犯罪的高機密組織，卻找上門來，格魯只好重返原本的世界，率領眾名小小兵，伙同一天到晚惹他生氣的菜鳥新搭檔露西，攜手調查一連串超級罪案。
只是在格魯傾力揪出新一代犯罪天王的同時，女兒安安強烈感覺到，這個非比尋常的家庭需要一個媽媽、而覺得格魯超酷的蒂蒂，也因爸爸結束壞蛋之路而大失所望，此外，開始注意同齡男生的毛毛，則讓格魯如臨大敵……此次除了發生疑似外星人誘拐事件，小小兵也將遇到天大麻煩，已經升格為奶爸的格魯，該如何拯救化解危機？
