L'espionne Marissa Cortez Wilson a accompli sa dernière mission le jour de son accouchement puisqu'elle ne voulait pas mettre en péril sa nouvelle famille. Mais, lorsque le terrible Maître du temps refait surface et menace d'éliminer tout le temps du monde, elle n'a d'autres choix que de reprendre le boulot, même si ses proches ignorent son passé d'agent secret. Les enfants de son nouveau mari, Rebecca et Cecil, sont impliqués contre leur gré dans cette dangereuse quête et tenteront, grâce à des gadgets sophistiqués de l'ancienne division Spy Kids, d'attraper le méchant et de sauver la planète d'une fin imminente.
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