超級壞蛋格魯（史蒂夫·卡瑞爾 Steve Carell 配音）在聽說埃及金字塔被盜的神偷奶爸新聞後不滿市面上新賊輩出，決定在納法利歐博士（拉塞爾·佈蘭德 Russell Brand 配音）的神偷奶爸幫助下建造火箭升空盜取月亮。在向壞蛋銀行貸款的神偷奶爸過程中，格魯盜取的神偷奶爸收縮射線槍被新賊維克托（傑森·席格爾 Jason Segel 配音）搶走。為瞭奪回收縮射線槍，神偷奶爸格魯決定領養三位孤兒——瑪戈（米蘭達·卡斯格拉夫 Miranda Cosgrove 配音）、神偷奶爸伊迪絲（達娜·蓋伊 Dana Gaier 配音）和阿格蕾絲（埃爾希·費舍 Elsie Fisher 配音），神偷奶爸利用她們進入維克托的神偷奶爸城堡兜售餅幹的機會實施偷盜，計劃成功後再偷偷處理掉三個小孩。神偷奶爸然而在平凡的神偷奶爸日常相處中，格魯卻發現自己越來越離不開這三個小鬼，神偷奶爸但這樣的神偷奶爸感情用事卻將嚴重影響周密的盜月計劃……
