スパイの親を持つ姉弟が、スパイキッズとして先端テクノロジーを駆使して悪から世界を救うヒーローに扮した「スパイキッズ」シリーズの第四弾。今回は3Ｄ映像に加え、場面ごとに作られた匂い（１Ｄ）も嗅げる仕掛けとなっている。監督・脚本・製作・音楽・撮影の五役を兼任するのは、シリーズ前三作も手掛けたロバート・ロドリゲス。
インテリアデザイナーのマリッサ（ジェシカ・アルバ）は子持ちのウィルバー（ジョエル･マクヘール）と結婚し、双子の姉弟レベッカ（ローワン・ブランチャード）とセシル（メースン・クック）の母となる。ウィルバーはスパイ追跡のテレビ番組に出ている?スパイハンター?だったが、未だに実績をあげたことはない。しかし実はマリッサの裏の顔こそ、世界的に活躍する敏腕スパイだった。その事実は家族にも秘密。ウィルバーとの子どもを出産したのを機に、マリッサはスパイを引退した。
そんなある日、平和な世の中に世界滅亡の危機が訪れる。悪党タイムキーパー（ピヴェン）が時空を自由に操ることのできる秘石クロノスサファイアを手にしてしまったのだ。