5年前、K(トミー・リー・ジョーンズ)と共に地球の危機を救ったJ(ウィル・スミス)は、今やMIBでもエリート捜査官になっていたが、Kの引退以来パートナーが見つからず、遂には上司Zからパグ犬エイリアンのフランク=エージェントFを相棒に任命される始末。そんなある日、セクシー・ランジェリーのモデルに化けた凶悪なカイロシアン星人のサーリーナ(ララ・フリン・ボイル)たちが、強大な力を秘めた「ライト・オブ・ザルタ」を探し地球に辿り着き、MIBの本部全体を人質に取ってしまう。難を逃れたJは、本人の志願により記憶を消され、田舎の郵便局で働いているKを訪ねる。