Мультфильм «Мартышки в космосе: Ответный удар 3D» — это весёлое и динамичное приключение для всей семьи, продолжающее космические похождения знаменитой команды обезьян-космонавтов. Если в первой части зрители познакомились с харизматичным Хэмом, то теперь центр внимания перемещается к юному и амбициозному новичку Комету, который рвётся доказать, что достоин звания настоящего космического шимпанзе.
Когда человечество готовит первую миссию к потенциально обитаемой планете, в полёт отправляют неожиданную команду — трёх подготовленных мартышек. Среди них рациональная и дисциплинированная Луна, самоуверенный силач Титан и Хэм, внук легендарной первой обезьяны-космонавта, мечтающий не о звёздах, а о сцене цирка.
Загадочные похищения титановых колец, хранящих критически важную информацию, ставят перед тайной организацией «Ангелы Чарли» сложнейшую задачу. Трое самых эффективных агентов — Натали, Дилан и Алекс — получают распоряжение найти украденные артефакты и обезвредить преступника, чьи возможности кажутся безграничными.