L'agente Jay viaggia indietro nel tempo fino al 1969, dove si allea con una versione più giovane dell'agente Kay per impedire a un alieno malvagio di distruggere il futuro.
Gli agenti J (Will Smith) e K (Tommy Lee Jones) tornano... indietro nel tempo. J ha visto cose inspiegabili nei suoi 15 anni con i Men in Black, eppure niente, nemmeno gli alieni, lo lascia perplesso quanto il suo partner ironico e riservato. Ma quando sono in gioco la vita di K e il destino del pianeta, l'Agente J dovrà viaggiare indietro nel tempo per sistemare le cose. J scopre che ci sono segreti nell'universo che K non gli ha mai svelato, segreti che si riveleranno da soli quando si alleerà con il giovane agente K (Josh Brolin) per salvare il suo partner, l'agenzia e il futuro dell'umanità.