Het is drie jaar na de laatste confrontatie tussen Austin Powers en zijn dodelijke aartsvijand Dr. Evil. Nadat Dr. Evil en zijn handlanger Mini-Me zijn ontsnapt uit een zwaarbeveiligde gevangenis komt geheim agent Austin opnieuw in actie in het doldwaze avontuur Austin Powers in Goldmember. Dr. Evil speelt onder één hoedje met de mysterieuze Goldmember en wil tijdreizend de wereld veroveren. Daarvoor ontvoert hij Austins vader Nigel Powers, de bekendste spion van Engeland. Austin achtervolgt de schurken terug in de tijd en slaat in 1975 de handen ineen met zijn oude vlam, de gewiekste en stijlvolle detective Foxxy Cleopatra. Samen moeten ze een manier vinden om Nigel te redden, een stokje steken voor de slinkse plannen van Dr. Evil en Goldmember en de geboorte van disco overleven.