Радња започиње у Лондону године 1967., у центру супкултуре лудих 60-тих, која је донела слободну љубав, психоделију и дроге. Остин Пауерс, лондонски модни фотограф и једна од звезда тамошње свинг-сцене, зарађује за живот као тајни агент британске владе, борећи се против лоших момака заједно са својом партнерком, гђом Кенсингтон.
Амерички председник Џејмс Дел и његова десна рука Џери Рос откривају како флота летелица са Марса кружи око Земље, и нису сигурни како се поставити, с обзиром да се чини како сви обавештени имају различите идеје. Неки би само желели зарадити, други су, пак, одушевљени могућношћу контакта са другом цивилизацијом, а треће напросто није брига. Генерал Декер не верује Марсовцима и позива на борбу, али је његов колега генерал Кеси пуно оптимистичнији. Упочетку се чини како су Марсовци заиста дошли у миру, али врло брзо се покажу њихове праве намере - технолошки далеко унапређеним оружјем желе потаманити цело човечанство.
Двојица мушкараца, неодољиви Џо и његов хипохондријски партнер Тери, беже из затвора спремни за напад на филијале банака. Придружује им се досадна домаћица која жели да побегне из свог досадног живота.
Радња приказује покушај криминалног генија Др. Ивила да уклони Остина тако што ће времепловом отићи у прошлост и украсти његов “моџо” (заводничке способности), односно Остинове напоре да то спречи, при чему му помаже америчка агенткиња Фелисити Шегвел.
Прошле су три године откако је Остин Пауерс, међународни шпијун, сусрео свог заклетог непријатеља, Др. Ивила, но након што Др. Ивил и његов клон, суучесник Мини Ми побегну из затвора, Остин је поновно у акцији спашавања света од "Др.-а Зла". Заједно с тајанственим Голдмембером Др. Ивил смишља план путовања кроз време који ће му омогућити да завлада светом. План укључује и отмицу Најџела Пауерса, Остиновог оца и најпознатијег енглеског шпијуна. У потери за злочинцима Остин Пауерс посећује 1975. и удружује се са старом љубави, Фокси Клеопатром, отмјеном и сналажљивом детективком. Заједно морају пронаћи начин да спасе Најџела и осујете прљаве планове Др. Ивила и Голдмембера.