När illusionisterna Daniel Atlas (Jesse Eisenberg), Merritt McKinney (Woody Harrelson), Henley Reeves (Isla Fisher) och Jack Wilder (Dave Franco) med deras producent Arthur Tressler (Michael Caine) gjort storartad succé i las Vegas där de lyckas trolla bort en kubikmeter sedlar från ett bankvalv i Frankrike så vill naturligtvis hela världen prata om dem och med dem. Conan O'brien intervjuar dem via Skype, den svenska programvaran som skapades av Niklas Zennström, till exempel.
Blixten McQueen (röst av Owen Wilson) blir utmanad att ge sig ut i världen på en internationell racertävling i tre delar - i Japan, Italien och Storbritannien. Han tar också med sig sin bäste vän Bärgarn (röst av Larry the Cable Guy). På plats i Tokyo, på den stora välkomstfesten inför loppet, finns också två brittiska spioner, Finn McMissile (röst av Michael Cane) och Holly Blinkers (röst av Emily Mortimer). De misstar Bärgarn för att vara en amerikansk spion.
Harry Palmer (Michael Caine) har slutat sin anställning hos den brittiska underrättelsetjänsten men dras på nytt in i ett farligt spel där agenter är dubbelagenter och ingen vet vem som är vem. Hans väg korsas av den galne Texasmiljonären general Midwinter (Ed Begley) som har gett sig den på att utrota kommunismen från jordens yta. Han har låtet agenter infiltrera de baltiska staterna och som står redo att påbörja ett uppror som sedan ska sprida sig till Sovjetunionen och vidare bort mot Kina. Dock grusas planen lite och den första attacken flyttas fram.
När den lilla söderhavsön Cascara visar sig vara platsen för en ny underjordisk källa med härligt, friskt vatten (med en lätt laxerande effekt) vill alla ha, inte bara en del av kakan, utan hela kakan. Storbritannien, som helt nyligen agerat för att de ska slippa den lilla ön i sitt välde, vill plötsligt ha tillbaks den. Amerikanarna vill åt den, liksom fransmännen och tyskarna samt Fidel Castro och hans kompisar. På ön vill den sjungande rebellen Delgado (Billy Connolly), tillsammans med många andra öbor, att ön ska bli helt självständig.
I Rorke's Drift i Natal är löjtnant Gonville Bromhead (Michael Caine) och löjtnant John Chard (Stanley Baker) utposterade och har nåtts av rykten att en annan av de engelska utposteringarna har attackerats av zulukrigare. De står och pratar utanför ett av de få hus de har byggt vid posteringen och i horisonten ser de en hästdroska komma farande mot lägret.
Doktor Radcliffe (Aubrey Richards) försvinner på ett mystiskt sätt från ett tåg och hittas lite senare död. Kontraspionen Harry Palmer (Michael Caine) kallas in till högkvarteret och hamnar på fallet som ska utreda mordet på Radcliffe. Hans nya chef Dalby (Nigel Green) har där en första genomgång där hela den avsatta avdelningen får reda på uppdraget. Dalby visar en smygtagen filmsnutt på ett par misstänka personer och säger under filmens gång:
I slutet av filmen pratar Austin Powers (Mike Myers) med sin pappa, Nigel Powers (Michael Caine) och då kommer följande lilla dialog upp:
Nigel: "What about your Swedish nanny, Helga?"
Austin: "Oh, yes, Helga."
Nigel: "Let's say I didn't hire her for the cooking..."
