Dans Hommes en noir 3, Agent J (Will Smith) et Agent K (Tommy Lee Jones) sont de retour... dans le temps. Agent J a été témoin de choses inexplicables durant ses 15 ans de carrière, mais rien - pas même des extraterrestres—ne le trouble autant que son réticent et ironique partenaire de travail. Toutefois, quand la vie d'Agent K et le sort de la planète sont compromis, Agent J devra voyager dans le passé pour corriger la situation. Il découvrira alors que l'univers contient des secrets dont son acolyte ne lui a jamais parlé. Des secrets qu'il apprendra en faisant équipe avec le jeune Agent K (Josh Brolin) afin de sauver son collègue, son employeur et le futur de l'humanité.