Kẻ Trộm Mặt Trăng kể về Gru, một tên tội phạm khét tiếng. Gru và đám tay chân robot tí hon chuyên đi đánh cắp những biểu tượng nổi tiếng của thế giới. Thế nhưng tiếng xấu của Gru bị suy giảm khi tên tội phạm trẻ tuổi Vector đã ăn cắp kim tự tháp của Ai Cập. Gru quyết định làm phi vụ có một không hai cho thế giới phải bái phục: ăn cắp mặt trăng. Trước tiên, Gru phải đánh cắp khẩu súng có khả năng thu nhỏ mọi vật từ quân đội. Nhưng Vector đã nẫng tay trên khẩu súng thần kỳ từ Gru. Mọi kế hoạch giành lại cây súng của Gru đều bị Vector đánh bại. Cuối cùng, Gru nghĩ ra cách dùng ba đứa trẻ của viện mồ côi xâm nhập sào huyệt của Vector. Thế nhưng ba đứa trẻ Margo, Edith, Agnes đã cảm hóa Gru bằng sự ngây thơ, hướng thiện của mình.