Все жители острова Поплавок покинули родной дом после событий предыдущего мультфильма. Главный герой Флинт Локвуд теперь работает в компании The Live Corp на своего кумира Честера. Но ему придется оставить свой пост когда он узнает, что его печально-известная машина все ещё работает и производит на свет опасных гибридов. Флинту предстоит ещё раз спасти мир и не дать коварной машине распространить громадную еду по всему миру.

Дасти Полейполе — скромный трудяга-самолет, работающий сельскохозяйственным распылителем на заштатном провинциальном аэродроме. Однако это не мешает ему мечтать о том, чтобы однажды принять участие в кругосветных гонках самых быстрых самолетов. Одна незадача — Дасти панически боится большой высоты. Поэтому, когда волею случая он все же попадает в число участников отборочного тура воздушных соревнований, ему приходится искать помощи у ветерана военно-морской авиации, отставного истребителя Шкипера. С помощью мудрого наставника Дасти сможет преодолеть свои слабости и бросить вызов надменному чемпиону Рипслингеру, а весь мир будет с замиранием сердца следить за гонкой в небесах!

В то время как Грю, бывший суперзлодей, приспосабливается к семейной жизни и пытается честным трудом зарабатывать в сфере бизнеса, тайная лаборатория из Арктики оказывается украденной. Анти-Злодейская лига решает, что она нуждается в помощи Грю в расследовании. Вместе с эксцентричным агентом Люси Уайлд, Грю приходит к выводу, что его главным подозреваемым является якобы умерший суперзлодей Эль Мачо. Ослеплённый любовью к своим детям и растущим взаимным притяжением с Люси, Грю оказывается на ложном пути...