Rok 1947, Hollywood. Eddie Valiant, detektív, ktorému sa lepí smola na päty, je najatý, aby našiel dôkaz, že Marvin Acme, magnát, vlastník továrne na humor a starosta Toontownu v jednej osobe, má aférku s osudovou ženou Jessicou Králikovou, ktorá je manželkou slávnej hviezdy kreslených filmov Rogera Králika. Keď však nájdu Acmeho mŕtvolu, všetko ukazuje na Rogera. Na rad prichádza Eddie, ktorý sa musí zbaviť strašnej traumy a zachrániť Toontown.
Dej začína v podzemnom úkryte doktora Zloducha v Las Vegas. Tu sa stretli najväčší zabijaci na svete, aby sa poradili, ako zlikvidovať skvelého agenta a zároveň svetovo uznávaného fotografa Austina Powersa. Ten sa pripravuje na špeciálnu akciu v klube, kde by sa mal stretnúť s doktorom Zloduchom a konečne ho zneškodniť. Ten mu však opäť unikne nevšedným spôsobom - nechá sa zamraziť a vo svojej činnosti plánuje pokračovať až v budúcnosti. Austin sa ho preto rozhodne nasledovať. Po tridsiatich rokoch sú obaja oživení. Austinovi bude naďalej asistovať dcéra pani Kensingtonovej, pôvabná mladá Vanessa. Napriek tomu, že medzi nimi nie je veľký súlad, musia vytvoriť zohraný tím a zabrániť oživenému Zloduchovi v jeho plánoch...
Austin Powers je módny fotograf a tiež aj agent britských tajných služieb, teraz však na odpočinku. Užíva si medové týždne s milovanou Vanessou. S hrôzou však zistí, že je v skutočnosti Evilov ženbot (ženský robot), a chce ho zabiť. Austin však unikne. Na Zem sa vracia Dr. Evil, ktorý sa opäť pokúša získať svetovládu pomocou laserovej zbrane umiestnenej na Mesiaci. Šéf tajnej služby Basil Exposition preto povolá Austina Powersa opäť do služby. Austin v spolupráci s pôvabnou agentkou CIA Felicity opäť zvíťazí. Evilova zbraň minie svoj cieľ a na Mesiaci príde k explózii.
Neodolateľný lámač ženských sŕdc Austin Powers sa na televízne obrazovky vracia už po tretí raz. Ibaže teraz bude jeho poslanie ešte náročnejšie, ako v predchádzajúcich dvoch dieloch. Nebezpečný Doktor Evil si pre svoje zákerné svetovládne plány našiel silného spoločníka, ničoho sa neštítiaceho gaunera Goldmembera. Spoločne vymyslia plán a okamžite podniknú dôležité kroky, nevyhnutné k dosiahnutiu vytýčeného cieľa. Podstúpia riskantnú cestu časom, len aby uniesli Austinovho otca Nigela Powersa, jedného z najrafinovanejších špiónov, akého kedy malo Anglicko k dispozícii. Austin neváha ani minútu a vráti sa do roku 1975, aby spoločne s lovkyňou zločincov Foxy Kleopatrou oslobodil svojho otca. Otázkou zostáva, či sa podarí superzvodnému špiónovi nepadnúť do siete lásky a naopak chytiť svojich protivníkov do siete zákona...