Bộ phim bắt đầu với tin một kim tự tháp Ai Cập đã bị đánh cắp. Khi siêu trộm Gru (Steve Carell) nghe được điều này, anh ta cảm thấy danh dự bị tổn thương ghê gớm, và toan tính thực hiện một vụ trộm có thể sẽ gây chấn động nhất cả thế kỷ, đó là ăn trộm Mặt Trăng.
Gru tìm cách vay một khoản tiền từ Ngân hàng Xấu xa và gặp một siêu trộm khác tên là Vector (Jason Segel). Vector có vẻ không ưa gì Gru. Chủ tịch ngân hàng là ông Perkins (Will Arnett) không đồng ý cho Gru vay tiền cho đến khi Gru có trong tay cây Súng thu nhỏ - thứ cần thiết để thực hiện âm mưu. Ông Perkins nói với Gru rằng anh đang già đi, và những siêu trộm khác, ví dụ như Vector, trẻ hơn và có năng lực hơn - Vector chính là người đã đánh cắp kim tự tháp Ai Cập.
Gru và đám minion trộm được Súng thu nhỏ từ một phòng thí nghiệm bí mật ở Đông Á, nhưng sau đó Vector cướp mất và dùng nó để thu nhỏ máy bay của Gru. Gru tìm đủ cách để lấy lại cây súng từ nơi ở của Vector, nhưng mọi nỗ lực đột nhập vào đó đều không thành công. Khi nhìn thấy ba cô bé mồ côi là Margo (Miranda Cosgrove), Edith (Dana Gaier), và Agnes (Elsie Fisher) vào được nhà Vector để bán bánh quy, Gru nhận nuôi ba cô bé ở viện mồ côi của bà Hattie. Gru yêu cầu trợ lý là Tiến sĩ Nefario (Russell Brand) tạo nên những người máy ngụy trang thành bánh quy. Gru đưa những con người máy này cho ba cô bé giao cho Vector. Sau, đó nhờ sự trợ giúp của ba cô bé và đám người máy, Gru lấy lại được Súng thu nhỏ.
Trên đường về nhà, ba cô gái xin Gru cho vào công viên. Gru đồng ý, với ý định là sẽ bỏ ba cô gái lại đó. Nhưng người bán vé nói rằng phải có người lớn đi kèm trẻ em trong trò tàu lượn siêu tốc. Cuối cùng Gru cũng tỏ ra vui vẻ với ba cô bé. Trở về nhà, Gru trình bày kế hoạch của mình cho ông Perkins qua truyền hình. Ba cô bé cứ liên tục phá rối Gru. Một lần nữa Perkins từ chối cho Gru vay tiền, tuyên bố mặc dù kế hoạch không có vấn đề gì nhưng ông ta muốn một siêu trộm khác trẻ hơn làm việc đó. Ông Perkins gọi Vector (thực ra là con trai ông ta, tên thật là Victor) đến Ngân hàng Xấu xa để bảo rằng Gru đã lấy được Súng thu nhỏ. Về phần Gru, anh ta đã gần như từ bỏ kế hoạch do thiếu kinh phí, nhưng ba cô bé và những minion đã gây quỹ và kế hoạch vẫn được thực hiện.
Gru đứng giữa hai sự lựa chọn, vì ngày dự định đánh cắp Mặt Trăng cũng là ngày ba cô gái biểu diễn múa ballet. Tiến sĩ Nefario, thấy rằng ba cô gái có vẻ cản trở công việc của mình, bèn gọi bà Hattie đến để đưa ba cô bé về viện mồ côi. Gru vẫn tiếp tục thực hiện kế hoạch đã định.
Sau khi đã thu nhỏ và cho Mặt Trăng vào túi, Gru nhớ đến buổi diễn của ba cô gái và tức tốc quay trở về Trái Đất. Nhưng khi Gru đến nơi thì buổi biểu diễn đã kết thúc. Ở sân khấu, Gru tìm được mảnh giấy mà Vector để lại, trong đó viết: Ba cô gái đổi lấy Mặt Trăng. Khi Gru đã đưa Mặt Trăng cho Vector, Vector hủy giao kèo và giữ luôn ba cô bé cùng Mặt Trăng. Điều này làm cho Gru giận sôi và Gru đã phá hỏng hàng phòng thủ chắc chắn ngoài căn nhà của Vector. Vector trốn thoát cùng các cô gái trên một chiếc đĩa bay. Gru kịp bám vào phần dưới con tàu. Khi Gru sắp thả tay thì Tiến sĩ Nefario bay đến trên chiếc tàu bay mà Vector đã thu nhỏ lúc trước. Nefario bảo rằng, vật thể càng to thì súng thu nhỏ càng mau hết hiệu lực. Ngay sau đó Mặt Trăng -đang nằm trong đĩa bay của Vector - bỗng phình to trở lại, lớn dần và phá hỏng quả cầu đang chứa ba cô gái. Sau khi thoát được quả cầu, ba cô bé thấy Gru bên ngoài, đang bảo ba cô bé nhảy về phía mình. Edith và Agnes nhảy qua được tàu của Gru nhưng Margo chưa kịp nhảy thì Vector bắt được cô bé. Mặt Trăng lăn tròn và đánh ngã Vector, làm Margo rơi xuống. Gru cứu được cô bé với sự giúp sức của những minion. Mặt Trăng càng lúc càng to lên, phá hỏng bộ điều khiển của đĩa bay, và sau đó chiếc đĩa bay cùng Vector và Mặt Trăng, bay trở lại vào không gian.
Gru cùng ba cô bé trở về sống hạnh phúc với nhau. Ba cô bé biểu diễn một buổi đặc biệt cho Gru, không phải bài Hồ Thiên Nga mà là bài Sao bạn không nhảy đi. Và tất cả mọi người cùng lên sàn nhảy.
