Dans un charmant quartier résidentiel délimité par des clôtures de bois blanc et orné de rosiers fleurissants se dresse une bâtisse noire entourée d’une pelouse en friche. Cette façade sinistre cache un secret : Gru, un méchant vilain, entouré d’une myriade de sous-fifres et armé jusqu’aux dents, qui, à l’insu du voisinage, complote le plus gros casse de tous les temps : voler la lune (Oui, la lune !)... Un jour, il tombe nez à nez avec trois petites orphelines qui voient en lui quelqu’un de tout à fait différent : un papa. Le plus grand vilain de tous les temps se retrouve confronté à sa plus dure épreuve : trois fillettes prénommées Margo, Edith et Agnes.