En los años sesenta, el espía internacional Austin Powers (Mike Myers) junto a su compañera de tareas Mrs Kensington, dan con la guarida del cerebro criminal: El Dr. Malito (Mike Myers), pero éste escapa en un cohete y se somete a un proceso de hibernación. Aguardando el regreso de su archienemigo, Powers también se somete a al mismo proceso hasta que el Dr. Malito reaparezca en el futuro.

Ahora corren los años noventa, y el Dr. Malito regresa, lanzando una amenaza mundial de hacer explotar una cabeza atómica en el centro de la tierra si no satisfacen sus demandas. Powers será descongelado y junto con la hija de Mrs. Kensington, Vanessa (Elizabeth Hurley) se lanzará a la tarea de atrapar al Dr. Malito. Pero tanto Austin Powers como el Dr. Malito descubrirán que el mundo ha sufrido demasiados cambios en sus treinta años de ausencia