Gru (voz de Steve Carell) é um vilão sem escrúpulos numa fase menos boa da sua "carreira" de malfeitoria e, agora que já não é assim tão jovem, começa a ser ultrapassado nas suas perversidades. Por esse mesmo motivo resolve cometer o maior crime da História da Humanidade: ir ao espaço e roubar a Lua. Rodeado de um grupo de minúsculas e "terríficas" criaturas de nome Mínimos, ele vai ter de vencer Vector (Jason Segel), o seu mais recente adversário, que por acaso é filho de alguém extraordinariamente importante. Mas a sua vida fica completamente virada do avesso quando se cruza com Margo (Miranda Cosgrove), Edith (Dana Gaier) e Agnes (Elsie Fisher), três pequenas órfãs que vendem bolinhos ao domicílio. Se, aos olhos dele, elas são a solução para vencer Vector, para elas ele é a encarnação daquilo que mais desejam na vida: uma família. Assim, Gru vai ter de ir buscar os seus mais profundos instintos de malvadez para não se deixar cativar com a doçura das três meninas. Mas será ele capaz de tal façanha?