Pada 16 Julai 1969, Agent K (Josh Brolin) menangkap penjenayah Boris Si Haiwan (Jemaine Clement) di Cape Canaveral, Florida sebelum menubuhkan perisai ArcNet, yang bertujuannmelindungi Bumi daripada pencerobohan oleh spesies Boris dan memastikan mahkluk ini pupus. 40 tahun kemudian, Boris terlepas dari penjara Lunar Max di Bulan dan tiba di Bumi, dengan niat untuk membalas dendam terhadap ejen K - yang mengambil tangan kirinya semasa dia ditangkap dahulu. Selepas menyiasat nahas kapal angkasa di New York City, ejen K (Tommy Lee Jones) menyimpulkan bahawa Boris telah melarikan diri dari penjara, dan dia menyesal tidak membunuhnya dahulu 40 tahun yang lepas.

Keesokan harinya, Ejen J (Will Smith) menerina notis bahawa K tiada lagi di apartmen. Beliau tiba di ibu pejabat MIB untuk mengetahui bahawa K telah mati selama lebih 40 tahun. Ejen O (Emma Thompson), Ketua baru selepas pemergian Zed, menyimpulkan bahawa terdapat keretakan dalam kontinum ruang-masa yang berdasarkan keinginan tidak pernah puas J terhadap coklat susu untuk mengubati sakit kepalanya. J menyimpulkan bahawa Boris memperolehi alat-lompat masa dan kembali ke tahun 1969 untuk membunuh K, mengakibatkan dalam serangan yang tidak dapat dielakkan kerana Bumi tiaada ArcNet pada ketika itu. J bertemu Putera Obadiah (Lanny Flaherty), seorang peniaga pasaran gelap yang menjual alat peranti lompat masa milik Boris. Sebagai peranti masa-lompat ia memerlukan jumlah masa tertentu dan halaju untuk mengaktifkannya, J mesti lompat dari Bangunan Chrysler untuk membuat perjalanan masa yang baru. Dia bergerak ke tarikh 15 Julai 1969 - sehari sebelum kejadian pergelutan melibatkan Boris dan Agen K.

Apabila tiba pada garis masa tersebut, J pergi ke Coney Island, untuk menyiasat adakah Boris akan melakukan pembunuhan yang berdasarkan rekod pangkalan data yang dia diakses terlebih dahulu. Walau bagaimanapun, K pada ketika itu telah tiba dia diletakkan di dalam kapsul yang lebihbbesar iaitu Neuralyzer. Pada kedua terakhir, J meyakinkan K untuk menghentikan proses ini apabila dia mendedahkan kebenaran misinya. Mereka akhirnya bekerjasama dan mengikuti jejak Boris. Petunjuk mereka membawa mereka kepada seorang peramal yang bernama Griffin (Michael Stuhlbarg), yang juga pemilik asal ArcNet. Dia mampu untuk melihat ke dalam hasil dan senario di masa depan serta melihat kebarangkalian kemungkinan, beliau juga memberi amaran kepada K dan J bahawa ketibaan Boris akan berlaku dan segera meninggalkan tempat.

Berdasarkan petunjuk yang ditinggalkan untuk mereka, Ejen mencari Griffin, yang memberikan mereka perisai yang diletakkan ke dalam roket pelancaran lunar Apollo 11 yang berlaku dalam tempoh kurang daripada enam jam. Apabila tiba di Cape Canaveral, kedua-dua ejen dan Griffin cepat ditangkap oleh polis tentera. Yang Kolonel (Mike Colter) di tempat kejadian, bagaimanapun, membolehkan kedua-dua ejen untuk menjalankan misi mereka selepas Griffin menggunakan kuasa precognitive untuk menunjukkan mereka orang-orang besar mereka.

J dan K tiba di tapak pelancaran, tetapi berhadapan secara berasingan oleh kedua-dua tahun 1969 dan moden jelmaan Boris. Moden hari Boris impales J dengan pancang sebelum mereka berdua jatuh dari pad; bagaimanapun, J menggunakan masa-lompat untuk perjalanan kembali ke permulaan perjuangan dan mengelak pancang sebelum menolak jenayah dari pad ke dalam gas ekzos berapi roket. Sementara itu, sebagai K pertempuran Boris muda, dia pecah hos bahan api, menyebabkan untuk menyembur cecair nitrogen pada 1969 tangan kiri Boris 'dan memecahkan. K kemudian berjaya tumbuhan ArcNet pada roket, yang melaksanakan selepas mencapai atmosfera Bumi. Kolonel mengucapkan tahniah kepada K, yang kemudiannya menjemput beliau untuk menyertai agensi. Walau bagaimanapun, 1969 Boris muncul dari ruang letupan dan membunuh Kolonel sebelum dia mengubah ke dalam bentuk asing sebenarnya hanya akan hancur oleh K dalam masa beberapa saat. Seorang budak lelaki muda, yang diturunkan untuk menjadi J muda (Cayen Martin), tiba di tapak pelancaran mencari bapanya, tetapi perlahan-lahan dipujuk dari kebenaran mengerikan oleh K manakala J lama kelihatan dalam kesedihan. K neuralyzes J muda, memberitahu beliau bahawa bapanya adalah seorang wira dan seorang lelaki yang besar, kemudian berjalan bersamanya di pantai yang memegang tangannya.

J kembali ke hari ini, di mana beliau bertemu dengan pasangan di restoran biasa. Di sana, beliau menunjukkan K menonton poket bapanya. Ejen kanan, sebagai balasan, berkata ia adalah satu penghormatan telah bertemu beliau bahawa hari kejadian. Memandangkan mereka meninggalkan makan, Griffin - yang beberapa tempat duduk, memberitahu penonton bahawa semua baik dengan dunia, kecuali untuk impak asteroid yang tidak dapat dielakkan di Bumi kerana K lupa untuk meninggalkan tip. Tetapi apabila K kembali meninggalkan hujung, asteroid berlanggar dengan satelit, sekali gus mengelakkan bencana.