![Bajo la Rambla](https://image.tmdb.org/t/p/w185/1CjHGpYxtE8ZhLnHh6KN9BqzppR.jpg)
En principios de febrero de 1976, Gru, de 11 años, planea convertirse en un supervillano, con la ayuda de los Minions, a quienes ha contratado para que trabajen para él. Gru está extasiado cuando recibe una invitación a una audición de los Vicio 6, un equipo de supervillanos liderado por Belle Bottom, que espera encontrar un nuevo miembro para reemplazar a su fundador, el supervillano Willy Kobra, luego de su traición y la presunta muerte de Kobra durante un atraco para robar el Medallón del Zodíaco, una joya relacionada con el zodíaco chino. La entrevista de Gru sale mal, ya que es ridiculizado por su corta edad. Sin embargo, para gran indignación de los Vicio 6, logra robar la piedra y escapa con Kevin, Stuart y Bob, entregando el medallón a otro Minion, Otto, para que lo guarde.
Después de escapar a su guarida en el sótano de su casa, Gru descubre que Otto ha cambiado el medallón por un rocaamiggo, lo que hace que despida a los Minions con ira antes de ir solo a buscar la piedra a pesar de las protestas de Kevin. Sin embargo, Kobra, que se revela que está vivo, secuestra a Gru antes de llevarlo a San Francisco e informa a los Minions que si no le dan la piedra dentro de las 48 horas, Gru será asesinado.
Kevin, Stuart y Bob intentan localizar el medallón sin éxito y se van a San Francisco para rescatar a Gru, mientras que Otto se va en busca de un motociclista al darse cuenta de que tiene el medallón como collar. Cuando llegan a la casa de Kobra, son perseguidos por sus secuaces hasta el barrio chino de la ciudad, donde Chow, una ex maestra de kung-fu que ahora se gana la vida en una clínica de acupuntura, los rescata. Chow decide enseñarles kung fu después de que le ruegan que lo haga, pero los tres resultan ser estudiantes incompetentes. Terminando prematuramente su entrenamiento, el trío regresa a la casa de Kobra para rescatar a Gru. Mientras tanto, Otto logra alcanzar al motociclista en el Valle de la Muerte, quien le devuelve el medallón y lo lleva a San Francisco.
Gru comienza a vincularse con Kobra después de que los matones de este último lo abandonan, y luego salva a Kobra de ser devorado vivo por cocodrilos. Enseñándole a Gru cómo ser un villano, los dos deciden robar el Banco Local del Mal y logran llevarse la Mona Lisa. Mientras están en el atraco, los Vicio 6, al darse cuenta de que Kobra está vivo, destruyen su casa en un intento por encontrarlo. Al no poder hacerlo, se dirigen hacia un barrio chino, con Kevin, Stuart y Bob persiguiéndolos. Al regresar a su casa destruida, Kobra, conmocionado, lamenta la traición de sus amigos y decide abandonar la villanía y enviar a Gru lejos.
Durante un desfile del Año Nuevo chino en el barrio chino, Otto y Gru se encuentran con el medallón, pero son acorralados por los Vicio 6, quienes a su vez se enfrentan a agentes de la Liga Anti-Villanos. Sin embargo, después de que el reloj marca la medianoche, los Vicio 6 usan la piedra para convertirse en versiones superpoderosas de animales del Zodíaco y secuestran a Gru, planeando matarlo atándolo a una torre de reloj para destrozarlo. Kevin, Stuart y Bob logran encontrar a Gru, pero son conviertidos en un conejo, un gallo y una cabra, respectivamente. Sin embargo, Kobra regresa y lucha contra los Vicio 6 con los Minions. Animados por las enseñanzas de Chow, Kevin, Stuart y Bob encuentran su bestia interior y logran derrotar a la mayoría de los Vicio 6, pero Kobra es gravemente quemado por Bottom cuando intenta recuperar la piedra. Otto logra salvar a Gru, quien usa la piedra para convertir los Vicio 6 en ratas. Los Vicio 6 son arrestados, incluido Kobra, quien es llevado a un hospital y aparentemente sucumbe a sus heridas.
En el funeral de Kobra, Gru hace un sincero elogio, pero se llena de alegría cuando se revela que Kobra fingió su muerte. Más tarde, él y Gru se marchan con los Minions. En una escena de mitad de créditos, tiempo después del funeral falso, Gru intenta contratar al Dr. Nefario en agradecimiento por un invento suyo que lo ayudó a robar la piedra (mientras nota que está cesante por la clausura de la disquera). Nefario originalmente se niega, pero cambia de opinión después de que Gru y los Minions ruegan, y les da un paseo en una aeronave.