电影以抗美援朝战争第二次战役中的长津湖战役为背景，讲述了在结束了新兴里和下碣隅里的战斗之后，七连战士们又接到了更艰巨的任务……
这次，国际警察陈家驹（成龙 饰）受到美国中央情报局的委托，调查一个国际核子武器的贩卖集团。上司与家驹开始都以为是天荒夜谈，他们根本不相信有什么组织能从黑市里搞来核子武器，认为调查的只是一群乌合之众。然而，当家驹跟踪疑犯徐杰进行交易，进而意外发现了乌克兰的核弹基地，他才意 识到事态严重。 交易的双方发现了家驹，他逃走时失足掉入了冰湖，幸得俄军相救才侥幸活命。家驹恢复后俄军上校格里格派往澳洲追查徐杰的妹妹安妮（吴辰君 饰）。但家驹刚抵达澳洲，就遭到了当地黑帮的追杀，家驹隐隐感到事件背后不简单。
1948年冬，淮海战场。电话员小于（黄小雷 饰）在执行任务中救下了准备上吊的农村姑娘玉香（李秀明 饰），玉香无以为报，愿以身相许，并诉说自已无家可归的苦难遭遇。战土们非常同情这个孤苦伶仃的姑娘，便把她留在炊事班帮忙。战斗中，玉香不顾个人安危，冒着敌人的炮火往前沿阵地为战士们送水送饭。通信员小郭（刘继忠 饰）在战斗中牺牲，小于前赴后继冲上前去，用身体接通电话线，保障了我军首长对敌师指挥所强大的政治攻势，最后与敌人同归于尽。小于的牺牲另玉香悲痛万分，而战争的残酷也使她变的更加坚强，卫生员小孙（宝珣 饰）牺牲后，玉香勇敢地接过医药箱，奔向滚滚战争洪流......
故事发生在第一部的四年之后，此时特警K（汤姆•李•琼斯 饰）已经退休，成为一名普通的邮局局长，而J（威尔•史密斯 饰）则继续从事MIB的工作。 卡洛瑟星邪恶女王蛇莲娜来到地球需找宇宙能量“萨塔之星”，占领了MIB的总部。而当年逃亡到地球的萨塔公主萝娜曾请求MIB把 “萨塔之星”藏在地球，全面负责这件事情的K为了地球的安全，拒绝了她。 面对来势汹汹的蛇莲娜，MIB派J去寻找k，调查当年事件的真相，怎样说服失去记忆的K相信外星人的存在，成了J面临的第一个难题……
