Dans un quartier résidentiel tranquille, entouré par des clôtures blanches et des rosiers en fleur, se cache une bâtisse noire qui cache un secret : Gru, un méchant scientifique, entouré de ses fidèles assistants, prépare un plan audacieux pour voler la lune. Mais ce projet de grande ampleur est menacé par le voisinage qui commence à se douter de quelque chose.Gru, un homme armé et entouré de véhicules de combat, a toujours eu une passion pour les gadgets et les super-armes. Il a récemment acquis des rayons immobilisants et rétrécissants qui lui ont permis de faire face à ceux qui s'opposaient à ses projets. Cependant, son univers change lorsqu'il rencontre trois petites filles âgées de 8, 7 et 6 ans : Margo, Édith et Agnès.Ce sont ces fillettes qui vont complètement déstabiliser Gru. Elles ne le voient pas comme un méchant scientifique mais comme quelqu'un d'amusant, un vrai papa qui pourrait les aider à résoudre leurs problèmes. Pour la première fois de sa vie, Gru se retrouve face à ses propres limites et doit faire des choix difficiles pour protéger ces trois petites filles qu'il a commencé à considérer comme une véritable famille.Pour Gru, cela signifie abandonner son ambition de voler la lune pour donner la priorité au bien-être de Margo, Édith et Agnès. Mais ce changement d'attitude ne va pas sans difficultés. Les trois fillettes vont continuer à voir en lui un papa, mais ils savent aussi que c'est un homme capable de tout faire pour les protéger.Gru se retrouve ainsi face à la réalité des responsabilités parentales et à l'amour inconditionnel qu'il ressent pour ces trois petites filles. C'est une décision difficile qui va définir le cours de sa vie