Después de ser despedido de la Liga AntiVillanos por no haber conseguido atrapar al malo que amenaza a la humanidad, Gru sufre una importante crisis de identidad. Pero bastará con que aparezca un misterioso desconocido y le anuncie que tiene un hermano gemelo, el cual desea por encima de todo seguir los despreciables pasos de su gemelo Gru, para que el antiguo villano redescubra lo bien que sienta hacer el mal.

STEVE CARELL (La gran apuesta, Virgen a los 40) no solo presta su voz a Gru por tercera vez, también dobla a Dru, el hermano gemelo perdido de Gru. KRISTEN WIIG (La boda de mi mejor amiga, Marte) regresa en el papel de la superespía Lucy, y TREY PARKER (South Park: Más grande, más largo y sin cortes, The Book of Mormon), premiado por los Emmy, Tony y Grammy, encarna al malísimo Balthazar Bratt, un antiguo niño estrella obsesionado con el personaje televisivo que interpretaba en los años ochenta. Bratt, el mayor enemigo al que ha debido enfrentarse Gru hasta la fecha, está decidido a hacerse con Hollywood y a llevarse por delante a quien se interponga en su camino.

Vuelven a completar el reparto MIRANDA COSGROVE (la serie "iCarly", Crowded) como Margo, la hija mayor de Lucy y Gru; DANA GAIER (The Ice Cream Truck) como Edith, la hermana mediana; STEVE COOGAN (Philomena, Mascotas) como Silas McCuloch, el antiguo jefe de Gru y Lucy, y como Fritz, el mayordomo de Dru; y la oscarizada JULIE ANDREWS (Mary Poppins, Sonrisas y lágrimas) como la eternamente decepcionada madre de Gru. Se les une la recién llegada NEV SCHARREL como Agnes, la más pequeña de las tres hermanas, y JENNY SLATE (Obvious Child, Mascotas) como Valerie Da Vinci, la ambiciosa sustituta de Silas McCuloch.