Molly Wright ha estado obsesionada con encontrar a los Hombres de Negro desde que llegaron a su casa cuando era niña y conoció a una verdadera alienígena. Como adulta (Tessa Thompson), encuentra la agencia y convence a la Agente O (Emma Thompson) para que la deje entrar.

Molly se convierte en Agente M y es enviada a Londres para unirse al Agente H (Chris Hemsworth) para detener una amenaza de un raza alienígena destructiva conocida como la colmena.

M recibe un cristal de un extraterrestre llamado Vungus que resulta ser una estrella comprimida que se ha convertido en una súper arma.

En su misión, se les une un pequeño extraterrestre llamado Pawny, quien le promete lealtad a M como su nueva reina después de que su reina real sea asesinada.

En busca de ellos están los Dyads, dos extraterrestres cambiaformas gemelos que drenan la materia orgánica de la energía.

El MIB, liderado por High T (Liam Neeson), destruye a los Dyads, pero los agentes se dan cuenta de que T ha sido un topo en la agencia, y ha querido conseguir el cristal.

M y H luchan contra T en la Torre Eiffel después de que se transforme en un alienígena que intenta usar el cristal para destruir planetas. M pone sus manos en el cristal y destruye la base completa de T y The Hive.

Los dos agentes son ascendidos y luego se unen a Pawny en nuevas aventuras.