Die um 1950 geborene fünfzehnjährige Beverly Donofrio lebt in einer Kleinstadt in Connecticut und möchte Schriftstellerin werden. Sie lernt den kaum älteren Ray Hasek kennen, verliebt sich in ihn und wird schwanger. Dem Druck der gesellschaftlichen Normen und Moralvorstellungen der 50er Jahre ausgesetzt, entschließt sie sich zur Heirat mit dem ihr erst kürzlich bekannt gewordenen Ray Hasek. Ihr Vater Leonard, ein Polizist, bedankt sich während der Hochzeit bei den Gästen, dass diese der Familie in der Zeit der schweren Probe beistehen. Anschließend hält Fay, die beste Freundin von Bev, eine Rede, in der sie ihrer Freundin beisteht und sagt, dass Bev schön aussehe und dies noch keiner bemerkt habe. Am Ende der Rede gesteht sie vor allen Gästen, auch schwanger zu sein.

Der Superschurke Gru lebt inmitten einer wunderschönen Vorstadtidylle. Seine Lieblingsbeschäftigung ist es, der Menschheit den Tag zu vermiesen. Sein schwarzes Haus und der verödete Rasen davor sind leicht zwischen den anderen gepflegten Häusern zu erkennen. Sein wahres Reich verbirgt sich jedoch tief unter seinem Haus in einer weit verzweigten Geheimfestung. Umgeben von einer Armee von Minions, seinen gelben kleinen Untergebenen, schmiedet der Hausherr hier seine weltweiten Schurkenstreiche, deren Krönung der Diebstahl des Mondes werden soll. Mit diesem Streich will er auch sein Lebensziel erreichen: Dass seine Mutter stolz auf ihn ist.

Ein geheimes Labor in der Arktis wird von einem mysteriösen Flugapparat mit einem riesigen Magneten gestohlen. Die Geheimorganisation „Anti-Verbrecher-Liga“ (AVL) will verhindern, dass das mit dem Labor entwendete Serum PX-41, die jede Lebensform in aggressive violette Fressmaschinen verwandelt, in die falschen Hände gerät. Der ehemalige Superschurke Gru lebt in seiner Villa ein ruhiges Leben mit seinen drei Adoptivtöchtern Margo, Edith und Agnes sowie mit zahlreichen Minions, seinen kleinen, gelben Helfern. Sein Leben nimmt eine plötzliche Wendung, als die quirlige Agentin Lucy Wilde ihn entführt und ins Hauptquartier der AVL bringt. Dort bittet ihn der AVL-Direktor Silas Ramspopo darum, sie bei der Suche nach dem Dieb des PX-41 Serum zu unterstützen.

Der böse Zauberer Gargamel erschafft die beiden schlumpfartigen, aber unartigen Wesen Hauie (in der englischen Fassung Hackus, gesprochen von J. B. Smoove) und Zicky (im englischen Original Vexy, gesprochen von Christina Ricci), genannt die Lümmel (im Original: Naughties), um an die magische Schlumpf-Essenz zu gelangen. Als er erkennt, dass nur ein echter Schlumpf ihm seinen Wunsch erfüllen kann, entführt er kurzerhand Schlumpfine nach Paris, wo er seine größten Erfolge als Magier gefeiert hat und er mit Hilfe der Schlumpf-Essenz den Eiffelturm als gigantische Antenne verwenden möchte, um zurückzukehren.

Gru und Lucy versuchen Balthazar Bratt – einen ehemaligen, geistig in den 1980ern hängengebliebenen Kinderstar einer damals erfolgreichen Fernsehsendung – aufzuhalten, einen riesigen rosafarbenen Diamanten zu stehlen. Balthazar hasst die Welt und vor allem Hollywood dafür, dass seine Serie „Bösewicht Bratt“ abgesetzt wurde. Daraufhin hat er sich einen finsteren Plan ausgedacht, der ihm am Ende die Weltherrschaft sichern soll, damit er nie wieder von anderen ausgelacht wird. Gru und Lucy werden jedoch, nachdem sie den Diebstahl zwar verhindern, Balthazar aber nicht festnehmen haben können, von der neuen Leiterin der AVL (Anti-Verbrecher-Liga) Valerie Da Vinci gekündigt. Balthazar gelingt es daraufhin in Verkleidung, den riesigen rosa Diamanten zu stehlen.

Die Yetis leben weit oben in den schneebedeckten Bergen über der Wolkendecke, wo sie unbeschwert ihren Beschäftigungen nachgehen. Ihre Gesetze sind in Steine „gemeißelt“, die der Steinhüter, der Dorfälteste, als Umhang trägt. Der junge Migo trifft außerhalb des Dorfes auf einen abgestürzten Pilot, einen „Smallfoot“, wie die Yetis die Menschen bezeichnen, die es gemäß ihren Regeln aber gar nicht geben dürfte. Die anderen Yetis glauben ihm nicht, und er wird wegen des Erzählens der Unwahrheit aus dem Dorf verbannt. Er trifft dort Meechee, die Tochter des Steinhüters, die mit einigen anderen Yetis ein Komitee gegründet hat, um Beweise für die Existenz der Smallfoots zu sammeln. Da der Pilot mit einem Fallschirm nach unten gesegelt ist, beschließen sie, dass sich Migo durch die Wolkendecke abseilen lässt. Obwohl die Steine sagen, dass dort nichts sein dürfte, findet Migo zu seiner Überraschung eine schöne Landschaft vor.