Lincoln dan keluarga Loud sangat gembira menyambut Nenek baru mereka, Myrtle, ke dalam keluarga dengan perayaan pernikahan tropis, namun perayaan tersebut terhenti ketika musuh lama dari agen rahasia Myrtle di masa lalu muncul di pulau itu . 37 tahun sebelumnya, Myrtle bekerja menyamar sebagai Agen 28 dan dia dan temannya Audrey Loud menyusup ke sarang penjahat jahat bernama Dr Rufus Dufus, di mana sebuah roket berada . Roket itu sendiri penuh dengan laser, diciptakan untuk menghancurkan seluruh Bumi . Myrtle berhasil mengalahkan semua anteknya, tetapi mendapati dirinya terjebak oleh Dufus . Myrtle melarikan diri dan bersiap melawan Dufus, namun dia tersandung dan diluncurkan ke luar angkasa . Di zaman modern, keluarga Loud bersiap untuk pergi berlibur ke pulau, tempat anak-anak Kakek dari pihak Ibu, Pop Pop akan melamar Myrtle . Tetangga keluarga Loud, Tuan Grouse sedang mengawasi rumah saat mereka pergi . Lincoln adalah penggemar berat serial buku komik mata-mata David Steele dan terpesona oleh Myrtles seorang agen rahasia . Di pesawat, Lincoln bertemu dengan seorang wanita bernama Fifi, yang langsung menjadi gelisah oleh keluarga Loud .

Ketika keluarga Loud mendarat di sebuah resor yang dijalankan oleh sepupu kaya Flips, Flop, bernama Thunderbolt Resort, Pop Pop, Myrtle, dan Lincoln berangkat Dalam perjalanan, Lincoln melihat ada yang tidak beres dan mencoba mengambil foto, namun sayangnya terlihat dan dikelilingi oleh sekelompok antek . Myrtle mengalahkan mereka, tetapi kamera Lincoln hilang . Lincoln dengan cepat menjadi kagum pada gerakan agen rahasia Myrtle yang luar biasa Myrtle mencoba mencegah Lincoln melakukan misi lebih lanjut . Myrtle menghubungi bosnya, X dan memberitahunya bahwa mereka harus segera meninggalkan pulau . Lincoln diam-diam menghubunginya di belakang punggung Myrtles, mengatakan bahwa dia telah menerima misi . Lincoln bertemu Fifilagi dan dia mengembalikan kameranya yang hilang . Lincoln memanggil sahabatnya Clyde, untuk memeriksa gambar yang telah diambilnya dan gambar itu ditelusuri kembali ke sebuah restoran bernama Rubiners . Lincoln menuju ke restoran tersebut, diikuti oleh Myrtle, yang telah menyamar Owen sebagai dia untuk membodohi keluarga, saat dia pergi . Keluarga mengajak Owen jalan-jalan limusin bersama Flop . Lincoln memasuki Rubiners dan bertemu dengan Fifi, tapi dia sengaja mendengar antek mendiskusikan rencana . Lincoln ditarik oleh Myrtle dan dia menerima misi tersebut, yang membuat Myrtle kecewa dan marah . Lincoln memberi tahu Myrtle bahwa para antek berencana membuat roket untuk Dufus .

Segera setelah itu, keduanya ditemukan oleh para antek dan keduanya bekerja sama untuk mengalahkan mereka . Mereka kemudian meninggalkanrestoran, tetapi para antek masih dalam pengejaran . Salah satu antek, bernama Ham Hand, mantan pegulat menculik Myrtle, sementara Lincoln melarikan diri . Anggota keluarga lainnya melihat Lincoln di pinggir jalan dan memberinya tumpangan . Dia kisah tentang apa yang terjadi pada Myrtle . Keluarga tersebut bertekad untuk menyelamatkan Myrtle dan dengan bantuan Lisa, mereka menerima gadget untuk membantu mereka menyelamatkannya . Keesokan paginya, keluarga tersebut menemukan sarang Dufus', yang terletak di gunung terdekat, sama seperti dari antek . Rita mengambil kereta dan segera dikejar oleh lebih banyak antek . Keluarga Loud berhasil kehilangan mereka dan menemukan diri mereka di pintu masuk rahasia ke sarang . Keluarga Loud berpisah, mencari Myrtle . Sementara itu, Myrtle antek di selnya, membiarkannya melarikan diri . Keluarga Loud, dengan senang hati tidak menyadari pelarian besar Myrtle mendekati apa yang tampak seperti sel Myrtles, tetapi akhirnya menjadi jebakan . Myrtle sekali lagi melawan Ham Hand, menjatuhkannya untuk sementara, sebelum menemukan sisanya keluarga sekarang terikat pada roket . Yang mengendalikan roket adalah Fifi, yang mengungkapkan dirinya sebagai istri Dufus' . Fifi mengklaim bahwa Myrtle sengaja meluncurkan Dufus ke luar angkasa, menyebabkan Fifi ingin membalas dendam .

Myrtle melawan Fifi untuk mendapatkan jarak jauh, tapi sayangnya diluncurkan dengan semua Loud masih di dalamnya, menyebabkan Fifi sengaja jatuh dari tebing . Lincoln mengaku kalah, namun Myrtle menggunakan septic tank untuk membantunya melarikan diri . Sayangnya, terungkap bahwa salah satu Loud harus tetap tinggal untuk meluncurkan Lincoln, melihat bahwa cinta antara Pop Pop dan Myrtle itu kuat, mengajukan diri untuk tetap tinggal, memaksa semua orang keluar, meluncurkan tank dan menghancurkan Ham Hand . Lisa kemudian meretas sistem satelit, menjatuhkan roket keluar jalur dan kembali ke bawah. Pop Pop membebaskan Lincoln dan keluarga semua saling berpelukan dalam pelukan hangat . Sayangnya, cincin kawin asli hilang dalam pertempuran dengan Fifi, jadi Lincoln menghadiahkan Myrtle dua cincin kawin khusus yang terbuat dari batang bambu, yang ia peroleh dengan menjual miliknya Jam tangan Steele untuk Flop, yang meresmikan pernikahan dan secara resmi menikahi Pop Pop dan Myrtle . X juga ada di sana . Kemudian, Lincoln melihat Fifi dan Ham Hand diberi tahu bahwa mereka akan dipenjara lama oleh Flop .