Marissa (Jessica Alba) har utfört sitt sista uppdrag som spion, med en nyfödd dotter och två styvbarn ska hon ägna all tid åt familjen. Så blir det förstås inte. När tidsväktaren hotar mänskligheten med att stoppa tiden tar Marissa sin baby på höften och kommer världen till undsättning. Lomhörda styvsonen Cecil och busiga styvdottern Rebecca dras också in i kampen mot ondskan.
När Spy kids-konceptet återvänder för fjärde gången är det i fyra dimensioner. Förutom 3D-glasögonen föräras varje biobesökare ett doftkort. Men vare sig det är bacon eller baby-bajs som syns på duken är dofterna på kortet likväl finkalibrerade varianter av luktsudd.
Filmens intrig är en något rörig och inte särskilt engagerande historia. Behållningen i Spy kids 4D är i stället känslan av att barn så självklart överträffar vuxna i vissa lägen. Vapen som hammarhandskar och elpistoler och rum fulla av godis påminner om vad man drömde om som liten och är sympatiska tecken på att det här är en film som i första hand är gjord för barnen - inte för deras föräldrar.