Als junges Mädchen beobachtete Molly (Tessa Thompson) einen Einsatz der Men In Black. Seitdem ist sie fest entschlossen, die Wahrheit über Aliens und die mysteriösen Männer in den schwarzen Anzügen herauszufinden. Sie verbringt ihre Freizeit damit, nach Antworten zu suchen und entdeckt schließlich das Hauptquartier der MIB in New York. Dort ist Agent O (Emma Thompson) von Mollys Intelligenz und detektivischen Fähigkeiten beeindruckt und macht aus Molly Agent M. Ihr erster Auftrag führt sie nach London, wo sie gemeinsam mit dem legendären Agent H (Chris Hemsworth) Vungus, einen Angehörigen eines außerirdischen Königshauses, treffen und ihm während seines Aufenthalts eine gute Zeit bereiten soll. Doch bereits kurz nach seiner Ankunft wird er in einem noblen Nachtclub ermordet, gibt aber vor seinem Tod noch eine mächtige Waffe an M weiter. Die beiden Geheimagenten vermuten einen Maulwurf innerhalb der MIB-Organisation, der die Information über Vungus' Aufenthaltsort weitergegeben haben muss. Sie setzen nun alles daran, den Mörder und Verräter zu finden, bevor die mächtige Waffe in die falschen Hände gelangt.