Dr. Evil e seu comparsa conseguem escapar da penitenciária e, juntamente com Goldmember, elaboram mais um arrojado plano de dominação mundial, que envolve uma viagem no tempo e ainda o sequestro de Nigel Powers, pai de Austin e o mais renomado espião de todos os tempos. Austin também viaja no tempo para deter os planos do trio de vilões, reencontrando em 1975 uma antiga namorada, Foxxy Cleopatra. Juntos, Austin e Foxxy devem salvar Nigel e impedir Dr. Evil e Goldmember de dominarem o mundo.