Os pequenos agentes secretos Juni e Carmen Cortez partem na sua missão mais estonteante até ao momento: uma viagem dentro de um mundo de realidade virtual 3D de um videojogo, onde gráficos e criaturas inspiradoras ganham vida de forma perigosa. Enquanto enfrentam desafios cada vez maiores através de níveis do jogo cada vez mais difíceis, os Spy Kids devem depender do humor, engenhocas de alta tecnologia e laços familiares para impedirem um vilão sedento de poder de controlar a juventude do mundo.