적국의 스파이 잉그릿(칼라 구기노 분)과 사랑에 빠져 결국 그녀와 결혼을 하게 된 OSS 최고의 특급 비밀요원 그레고리 코테즈(안토니오 반데라스 분)… 그는 이제 스파이 생활을 그만두고 아내 잉그릿과 엽기 발랄한 딸 카르멘(알렉사 베가 분), 겁 많은 말썽꾸러기 아들 주니(다릴 사바라 분)와 새로운 삶을 살아가고 있다.
그러던 어느 날, 과거 그레고리가 몸담고있던 OSS조직의 비밀요원들이 하나 둘 씩 실종되고 급기야 옛 동료인 데블린은 최고의 요원이었던 그레고리에게 그 사건을 부탁한다. 다시 스파이로 복귀한 그레고리는 아이들에게 비밀로 하고 아내 잉그릿과 파트너로 행동하기로 한다. 그러나 9년만에 새로운 임무를 맡게된 그레고리와 잉그릿은 오랜 동안 스파이 세계를 떠나 있었기에 본격적으로 일을 시작하기도 전에 그만 적들에게 잡히게 된다.
결국 그레고리는 자신이 잡히게 된 것이 모두 거대한 적의 음모이며, 적들은 그가 스파이 활동을 그만두고 혼자 연구해 완성한 인공두뇌를 노린다는 것을 알게된다. 영문도 모른 채 순식간에 고아가 된 카르멘과 주니는 자신들을 보호하기 위해 삼촌으로 가장 잠입한 OSS요원 펠릭스에게 사건의 전말을 듣게 되지만 정체 모를 적들이 집을 습격하여 펠릭스와 헤어진다.
결국 부모님을 구할 사람은 자신들 뿐 이라는 생각을 하게 된 카르멘과 주니는 아빠의 진짜 형인 매킷을 만나게 되고 첨단 스파이 무기를 악당이나 첩보원들에게 밀거래하던 매킷은 고심 끝에 카르멘과 주니를 도와주기로 한다. 매킷으로부터 황당하고도 기발한 비밀무기들을 제공받은 카르멘과 주니는 드디어 부모님을 찾아 쫓고 쫓기는 대 모험을 시작하는데…
