Прошло пять лет с тех пор, как агенты организации по слежению за пришельцами предотвратили межгалактическую катастрофу. Агент Кей с тех пор вернулся к комфорту гражданской жизни, пока агент Джей продолжал работать на Людей в чёрном — тайную организацию по слежении и контролю инопланетян на Земле. Расследуя обычное с виду преступление, Джей обнаруживает дьявольский заговор Серлины, злого кайлотианского чудовища, принявшего форму модели дамского белья. Теперь он должен убедить Кея — у которого не только нет памяти о времени проведённом в агентстве, но который также является единственным экспертом для спасения галактики — вернуться к Людям в чёрном прежде, чем Земля будет уничтожена.

Большая часть сюжета основана на отношениях Джея и женщины по имени Лора, являющейся свидетельницей преступления совершённого Серлиной. Вместо того, чтобы стереть её память (как того требует устав Людей в чёрном), Джей начинает защищать её. Лора оказывается всё больше затянута в битву между Серлиной и Людьми в чёрном и начинает видеть агента Джея в качестве своего опекуна. В конце концов, Лора оказывается полубожеством под названием Светоч Зарты. Это открытие требует, чтобы она вернулась на Зарту, её древний родной мир. Серлина, которая постоянно искала Светоч Зарты, погибает, когда Лора улетает домой.

В конце фильма агент Кей открывает дверь, на которой написано «Ни в коем случае не открывать», и показывает Джею огромных инопланетян, живущих в мире, похожем на наш, теоретизируя, что наша вселенная действительно существует в камере хранения железнодорожной станции.