In superficie, Marissa Cortez Wilson (Jessica Alba) ha tutto... sposata con un famoso reporter televisivo, un nuovo bambino e una coppia di gemelli intelligenti. Ma in realtà, cercare di fare la madre a Rebecca (Rowan Blanchard) e a Cecil (Mason Cook), che chiaramente non la vogliono in giro, è la sua sfida più difficile. Inoltre, suo marito, Wilbur (Joel McHale), non saprebbe riconoscere una spia nemmeno se ci vivesse assieme, anche se si tratta della realtà - Marissa è un agente segreto in pensione.
Il mondo di Marissa viene sconvolto quando il maniacale Timekeeper (Jeremy Piven), minaccia di conquistare il pianeta e viene richiamata in azione dal capo delle OSS, la casa delle più grandi spie dove fu creata la divisione, ormai defunta, degli Spy Kids. Mentre l'Armageddon si avvicina rapidamente, Rebecca e Cecil sono spinti in azione quando scoprono che la loro noiosa matrigna una volta era uno dei migliori agenti e ora, i più competitiva bambini di dieci anni del mondo sono costretti a mettere da parte i loro litigi e ad affidarsi alla loro arguzia. Con un piccolo aiuto da un a coppia di Spy Kids molto familiari, Carmen (Alexa Vega) e Juni Cortez (Daryl Sabara), e alcuni fantastici gadget, devono salvare il mondo e, eventualmente, riunire la loro famiglia.
