Un criminel notoire, Gru, jaloux de la célébrité de criminels émergents, prépare avec son acolyte le docteur Nefario un plan diabolique qui lui permettra de réduire et de voler la Lune. Forcé d'adopter trois fillettes afin d'approcher son ennemi juré Vector, qui a en sa possession le fusil réducteur, il apprend à en prendre soin et s'attache même à elles. Les trois fillettes, solidaires mais vulnérables, découvrent peu à peu chez ce criminel les qualités nécessaires pour faire un lui un père attentionné. Mais le plan de Gru lui prend de plus en plus de temps, et il n'a d'autre choix que de les délaisser.