토미 리 존스와 윌 스미스가 검은 양복을 입고 지구에 사는 모든 외계인을 관리하는 슈퍼 요원 케이와 제이로 다시 돌아왔다. 이들의 새로운 임무는 전 은하계의 파국을 막고 지구를 지키는 것이다. 위험한 외계 괴물이 속옷 모델로 변장한 채 나타나 인류의 생존을 위협하자 MIB 본부는 소란스러워진다. 괴물이 MIB 본부를 장악한 다급한 상황에서 제이 요원과 케이 요원은 퍼그 개 프랭크와 익살스러운 벌레들 무리의 도움을 받아 섹시한 외계인을 물리칠 계획을 세운다.