世界最高の凄腕スパイ・ランス（ウィル・スミス）は、活動を陰で支えている若き天才科学者ウォルター（トム・ホランド）が開発するガジェットを使って任務に当たっていた。しかし、ウォルターが新開発した装置のテスト中に誤動作が発生し、ランスは小さな鳩に変身してしまう。人間に戻ることが出来なくなってしまったランスは、鳩の姿のまま世界を震撼させる悪党キリアンに立ち向かうことになるのだが・・・。

キュートな外見とは裏腹にエリートスパイとして活躍するペンギンズは秘密の潜入捜査中、かつて動物園で彼らに人気を奪われたことを恨むタコのデーブに誘拐される。デーブが人間の姿をしたオクト博士に姿を変え、世界中のペンギンへの復讐（ふくしゅう）を計画していることを知ったペンギンズは、スパイ軍団「ノース・ウィンド」と手を組み邪悪な陰謀に立ち向かう。