เอ็ม (Tessa Thompson) สายลับหน้าใหม่ผู้มุ่งมั่นได้เข้าร่วมองค์กร MIB และถูกจับคู่กับ เอช (Chris Hemsworth) สายลับมือฉมังที่มีเสน่ห์แต่เริ่มขาดความเฉียบคมในสาขาลอนดอน ภารกิจของพวกเขาคือการปกป้องโลกจากภัยคุกคามของเอเลี่ยนที่แปลงร่างได้ และต้องเผชิญกับภัยคุกคามครั้งใหญ่ที่สุดนั่นคือการตามล่า สายลับ ที่แฝงตัวอยู่ในองค์กร MIB เอง ซึ่งอาจนำไปสู่การล่มสลายขององค์กรและโลกทั้งใบ