Na década de 1960, o agente Austin Powers foi congelado depois que seu maior inimigo, o Dr. Evil, fugiu em uma nave espacial. De volta aos anos 90, o agente e seu inimigo voltam a se enfrentar e, ao mesmo tempo, têm que se adaptar aos novos tempos.

Dr. Evil tem o plano de desenvolver uma máquina do tempo e retornar aos anos 60 para roubar o “mojo” de Austin Powers, que assim não poderia impedir o vilão de disparar um laser gigante sobre a Terra. Mas Austin também retorna no tempo e, com a ajuda da agente Felicity Façobem, vai em busca do “mojo” perdido.

O agente secreto Austin Powers enfrenta seu arquiinimigo, o Dr. Evil, que tem um plano de dominação mundial. Auxiliado por seu comparsa Mini-Me e por um novo vilão, ele seqüestra o pai de Austin, o mais renomado espião de todos os tempos, e retorna ao passado. Austin precisa também viajar no tempo para salvar o pai e a humanidade, e para isso conta com a ajuda de uma ex-namorada.