Os oficiais Schmidt e Jenko têm agora uma nova missão: se infiltrar em uma faculdade local. O problema é que, em meio à investigação, Jenko conhece sua alma gêmea em plena equipe de atletismo e Schmidt, após se infiltrar no centro de arte boêmia, começa a questionar a dupla. Em meio aos inevitáveis problemas de relacionamento, eles precisam encontrar um meio de desvendar o caso que estão investigando.

Emmet é um Lego comum, até o dia em que é confundido com o Master Builder, o grande criador deste mundo de brinquedo, por ter encontrado a famosa peça de resistência. Este peça, procurada por todos há séculos, seria capaz de desarmar uma poderosa máquina criada pelo presidente do país, o perverso Sr. Negócios, que pretende colar todas as peças e impedir as mudanças no sistema. Mesmo sem ter grandes habilidades como criador, Emmet gosta de ser considerado um Lego especial, e faz de tudo para merecer a confiança de seus amigos, que incluem a rebelde Mega Estilo, o sábio Vitrúvius, e o gato-unicórnio UniKitty.

Jenko e Schmidt estudaram juntos, mas nunca foram amigos. Anos depois, os dois se reencontram na academia de polícia e passam a se ajudar. Já formados, a dupla se envolve em uma confusão ao tentar prender um traficante. Por causa de seu desempenho catastrófico, eles são remanejados para trabalhar infiltrados como alunos de ensino médio. Eles devem desvendar quem é o fornecedor de uma nova droga em uma escola, enquanto tentam manter seu disfarce de estudantes.

Flint Lockwood (Bill Hader) é um jovem cientista que sonha criar algo que faça com que seja reconhecido pela população de Boca Grande, uma pequena ilha no Atlântico. Um dia ele consegue descobrir uma forma de transformar água em comida, só que precisa de bastante eletricidade para colocá-la em funcionamento. Ao tentar usar a energia da geradora local, ele perde o controle da invenção e ela ruma para o céu. Para piorar, a confusão que ele cria destroi um parque de diversões, o grande trunfo do prefeito Shelbourne (Bruce Campbell) para melhorar a economia local. Flint acredita ter perdido a máquina, mas repentinamente começa a chover hambúrgueres em toda a cidade. Com o apoio de Sam Sparks (Anna Farris), uma estagiária de jornalismo que foi enviada à ilha para ser a nova "garota do tempo", Flint logo vira uma celebridade local.