Deux espions industriels veulent terminer leur carrière sur un coup d'éclat. Ils engagent la jolie Sandii, chanteuse dans un bar de nuit, pour convaincre par tous les moyens de faire passer un éminent généticien japonais chez leur client. Sandii, en leur apportant le succès, sera la cause de leur perte.
Voilà trois ans qu'Austin Powers est parvenu à mettre un terme aux sombres agissements du docteur Denfer. Mais celui-ci réussit à s'échapper de sa prison de haute sécurité. Son objectif : remonter dans le temps et enlever le père d'Austin.
L'agent secret Austin Powers excelle dans l'art de séduire et de combler les femmes. Son secret : le "Mojo", une essence aux vertus aphrodisiaques avérées. Le docteur Denfer, son ennemi juré, parvient à dérober cette potion magique et à prendre la fuite à bord de sa machine à remonter le temps...
En 1967, Austin Powers, le meilleur des agents secrets britanniques, se fait congeler après que son ennemi juré, le Docteur Denfer, s'est enfui dans l'espace. En 1997 (trente ans après), les deux ennemis sont décongelés et un nouvel affrontement se prépare.