《超人总动员2》的故事紧接前作，开篇便是一场激烈的城市追逐战。超人家庭——大力神巴鲍伯、弹力女超人巴荷莉以及他们的子女巴小倩、巴小飞联手对抗挖地超人，却因战斗造成的巨大破坏引发公众不满，导致政府终止了对超人的合法保护计划。失去官方支持的一家人陷入困境，只能暂时隐居在汽车旅馆，默默等待重返英雄舞台的机会。 　　转机很快出现。电信大亨温斯顿·狄弗通过酷冰侠鲁休斯联系到鲍伯一家，提出一项大胆计划：他希望通过高科技手段重塑超人形象，重新赢得公众信任。然而狄弗更倾向于让荷莉担任项目代言人，认为她优雅的战斗风格更具亲和力。果不其然，荷莉在一次次救援任务中展现出惊人实力，迅速成为全民偶像。与此同时，鲍伯不得不留在家中照顾三个孩子，尤其是刚展现出多种超能力的婴儿小杰，手忙脚乱的奶爸生活让他既焦虑又失落。 　　就在超人家庭逐渐适应新角色时，一股神秘势力正在暗处蠢蠢欲动。一个自称“屏霸”的反派通过电子设备催眠市民，制造大规模混乱。更可怕的是，被催眠者中竟包括巴小倩的男友雷小帅，超人家庭再度陷入危机。随着调查深入，荷莉发现“屏霸”的真实身份与狄弗的妹妹艾芙琳有关——这位表面支持超人的科技天才，实则是极端反超人族群的首脑，企图用催眠技术永久剥夺人类的自由意志。 　　最终决战在狄弗家族的游轮上爆发。鲍伯带着孩子们突破重围营救荷莉，全家合力对抗艾芙琳的无人机大军。关键时刻，婴儿小杰展现出空间穿越、火焰喷射等数十种超能力，成为扭转战局的秘密武器。随着催眠信号被切断，城市恢复平静，超人家庭用行动证明了团结与信任的力量。影片结尾，政府重新认可超人的合法地位，而这一家人也终于学会在英雄职责与家庭生活间找到完美平衡。