Τα αδέρφια Juni και Carmen Cortez παρακολουθούν το Spy Kids Academy, ένα άκρως μυστικό σχολείο για παιδιά πράκτορες. Όταν ο διαβολικός Golden Brain και η οργάνωσή του S.W.A.M.P. απειλούν τον κόσμο, η αρμόδια μυστική υπηρεσία δεν μπορεί να τους αντιμετωπίσει και τότε η ομάδα του Juni και της Carmen, μαζί με τους συμμαθητές τους, καλούνται να τον αντιμετωπίσουν παρότι δεν έχουν ακόμη αποφοιτήσει από την Ακαδημία.