Dans un charmant quartier résidentiel se dresse une bâtisse noire qui abrite Gru, un méchant vilain, entouré d'une myriade de sous-fifres et armé jusqu'aux dents, qui complote le plus gros casse de tous les temps : voler la Lune... Gru affectionne toutes sortes de sales joujoux. Il possède une multitude de véhicules de combat aériens et terrestres et un arsenal de rayons immobilisants et rétrécissants avec lesquels il anéantit tous ceux qui osent lui barrer la route... Jusqu'au jour où il tombe nez à nez avec trois petites orphelines qui voient en lui quelqu'un de tout à fait différent : un papa. Le plus grand vilain de tous les temps se retrouve confronté à sa plus dure épreuve : trois fillettes prénommées Margo, Edith et Agnès.