הסרט מתחיל עם בריחתו של חייזר פושע אכזרי וחסר רחמים בשם "בוריס החיה". בוריס הוא חלק מגזע חייזרים אלים והרסני הנקרא בוגלודיט, שהרס כל כוכב שעמד בדרכו בחלל. הסוכן K חיסל 40 שנים לפני תחילת הסרט את הגזע, וכלא את בוריס על הירח, תוך כדי שהוא גרם לו לאבד את ידו.
בוריס גילה מפיו של אחד האסירים האחרים בכלא, עובדייה פרייס, על מכונת זמן שפיתח האחרון, והוא פונה לבנו של פרייס כדי להשיג אותה. בוריס חוזר בזמן, ליום שבו הוא איבד את ידו ונכלא, ומצליח ביחד עם בוריס של העבר לחסל את הסוכן K.
בהווה, הסוכן J (מגולם על ידי ויל סמית') הוא היחיד שזוכר את K, כיוון שהשינוי בזמן מחק אותו מזיכרונם של כולם, מלבד של אלו שנכחו באירוע מותו (שהתרחש למעשה לפני ארבעים שנה). J חוזר לעבר בעזרת מכונת הזמן השנייה של עובדיה פרייס, ופוגש את הסוכן K הצעיר. ביחד הם נלחמים בבוריס החיה, ובסיועו של גריפין, יצור נכחד שיודע את כל ההתרחשויות העתידיות האפשריות של כל אירוע, הם מנסים לפרוס מערכת הגנה מפני חייזרים על החללית אפולו 11 שאמורה לצאת לירח באותו יום, כדי להגן על האנושות מהגזע של בוריס. השלושה מצליחים לחדור למתחם השיגור בסיועו של מפקד המתחם (שמתגלה כאביו של הסוכן J בסוף הסרט), ומנצחים את שתי גרסאותיו של בוריס החיה. לאחר הקרב הסופי, J ו-K הצעיר פורסים את מערכת ההגנה ומצילים את המין האנושי.
הסרט מסתיים בדיינר, שבו אוכלים K ו-J, ומתברר ל-J ש-K זוכר את המסע בזמן, אבל לא יכול היה לדבר איתו עד עכשיו על האירועים שהתרחשו. J מודה ל-K על שטיפל בו, מיד עם מות אביו. הגריפין מצהיר שזהו הרגע האהוב עליו בהיסטוריה האנושית.
הכנסות
הסרט "גברים בשחור 3", זכה לביקורות מצוינות (באחת הביקורות, נכתב: ש"זה שפתחו את הראש, נתנו לצופים לראות את העבר של הדמויות ונכנסו לעבר של הדמות הראשית, שאותה מגלם ויל סמית' - זה כשלעצמו - שיא בלתי נלאה). הסרט הכניס 624,026,776 דולר (יותר מחצי מיליארד הכנסות), מסביב לעולם והפך לחלק עם סכום ההכנסות הגבוה ביותר בסדרה.
פסקול
את המוזיקה לסרט הלחין דני אלפמן, שהלחין וכתב את המוזיקה לסרטי "גברים בשחור" הקודמים.
