超级坏蛋格鲁（史蒂夫·卡瑞尔 配音）在听说埃及金字塔被盗的新闻后不满市面上新贼辈出，决定在纳法利欧博士（拉塞尔·布兰德 配音）的帮助下建造火箭升空盗取月亮。在向坏蛋银行贷款的过程中，格鲁盗取的收缩射线枪被新贼维克托（杰森·席格尔 配音）抢走。为了夺回收缩射线枪，格鲁决定领养三位孤儿——玛戈（米兰达·卡斯格拉夫 配音）、伊迪丝（达娜·盖伊 配音）和阿格蕾丝（埃尔希·费舍 配音），利用她们进入维克托的城堡兜售饼干的机会实施偷盗，计划成功后再偷偷处理掉三个小孩。然而在平凡的日常相处中，格鲁却发现自己越来越离不开这三个小鬼，但这样的感情用事却将严重影响周密的盗月计划……

在曼哈顿一栋热闹非凡的公寓楼中，当那些两条腿走路的人类出门上班或上学之后，一天才算真正开始。这时，五花八门、品种各异的宠物们开始了自己朝九晚五的生活：结伙闲逛，分享主人的糗事，选拔可爱造型以博取美味零食，把《动物星球》当成真人秀来看。 公寓楼的领头狗麦克（路易·C·K Louis C.K. 配音）是一只机智灵敏的梗犬，他自认为是主人凯蒂（艾丽·坎伯尔 Ellie Kemper 配音）生活的中心，结果当凯蒂把杜老大（艾瑞克·斯通斯崔特 Eric Stonestreet 配音）这只邋遢肮脏、毫无社交技巧的杂种狗领回家之后，他发现自己养尊处优的生活急转直下。当这两只三观不合的宠物狗迷失纽约的穷街陋巷之时，他们不得不放下分歧，齐心协力对抗一只外表毛茸茸却内心狡猾的兔子小白（凯文·哈特 Kevin Hart 配音）。小白召集了一群遭弃的宠物，组成了一支联盟，试图对人类发起反攻。经历了各种波折之后，麦克和杜老大必须在凯蒂下班回来之前赶回家。

自从与玛戈（米兰达·卡斯格拉夫 Miranda Cosgrove 配音）、伊迪丝（达娜·盖伊 Dana Gaier 配音）和阿格蕾丝（埃尔希·费舍 Elsie Fisher 配音）三个可爱的小女孩实现宿命的邂逅，曾经的大坏蛋格鲁（史蒂夫·卡瑞尔 Steve Carell 配音）可真彻底转型了，他金盆洗手，转而化身为慈祥可亲的爸爸和做得一手烂口味布丁果冻的商人。当然凡事没有尽善尽美的，在此期间，憧憬大坏蛋传奇人生的老搭档纳法利欧博士（拉塞尔·布兰德 Russell Brand 配音）离他而去，另谋高就。某天，格鲁被身怀绝技却鲁莽的特工露西·王尔德（克里斯汀·韦格 Kristen Wiig 配音）绑架，原来露西所在的集团研制出可以改变生物基因的药物，可他们位于南极的实验室被神秘窃贼偷走，因此才委托有过坏蛋经验的格鲁做卧底。 经过一番考虑，格鲁接受了这项任务，带着超萌的小黄人们，和露西组成了爆笑连连的追凶搭档……

充满创意乐趣的搞笑动画短片，小黄人和神偷奶爸与欢乐好声音、爱宠大机密、绿毛怪格林奇中的萌友们一起玩耍。

讲述宠物在我们每天离家工作或上学后的生活。情绪焦虑的忠犬麦克被主人哄骗到宠物医院，遇见各路“神经质”的萌宠伙伴，继续展示真实的爱宠世界。《爱宠大机密2》将以宠物的心理健康问题为切入点，引入全新爱宠角色，在此基础上继续进一步探讨宠物与主人之间的关系，同时也秉承了前作的欢乐气息，将卖萌与搞笑进行到底。