Tiến sĩ Evil, với kế hoạch mới táo bạo, sử dụng cỗ máy thời gian để quay trở lại năm 1969, nơi hắn lấy cắp Mojo của Austin Powers, thứ tạo nên sức hút và sức mạnh tình dục của anh chàng điệp viên siêu nổi tiếng. Điều này buộc Austin phải du hành ngược thời gian để lấy lại Mojo của mình. Cùng với nữ điệp viên Felicity Shagwell, Austin phải đối đầu với Tiến sĩ Evil, đồng thời tìm lại sự tự tin và sức mạnh vốn có của mình.
Trong khi đó, Tiến sĩ Evil trải qua nhiều tình huống trớ trêu khi hắn phát hiện ra tình yêu, tiếp tục né tránh mối quan hệ căng thẳng với con trai Scott và phát triển một mối quan hệ kỳ lạ với bản sao tí hon của mình, Mini Me. Song song với những kế hoạch của hắn, Tiến sĩ Evil cũng khởi xướng dự án xây dựng một khẩu pháo khổng lồ trên mặt trăng, dự định biến nó thành một vũ khí hủy diệt toàn cầu với cái tên "Ngôi sao chết" hoặc "Dự án của Alan Parson," tùy vào tên nào chưa bị sử dụng!