Austin Powers regressa aos anos 60 para recuperar as suas virtudes e nessa viagem, conhece Felicity Shagwell, uma mulher fantástica e muito quente, que lhe vai restaurar a libido perdida.
O espião Austin Powers descobre que a sua mulher é um instrumento nas mãos do malvado Dr. Evil ainda durante a lua-de-mel. Mas a pior descoberta de Powers é a causa da sua impotência sexual: o Dr. Evil, acabado de chegar do espaço, construiu uma máquina do tempo e viajou até 1969 para extorquir a sua libido. Para resolver este problema o espião tem de arranjar uma maneira de voltar atrás no tempo. Os serviços secretos britânicos têm uma destas máquinas e, com a ajuda da agente Felicity Shagwell, Powers vai voltar ao ano de 1969, não só para recuperar a sua virilidade, mas também para salvar o mundo das futuras acções do terrível Dr. Evil...