Le Muséum d'Histoire Naturelle renferme dans ses murs un secret mystérieux et stupéfiant que Larry, nouveau gardien de sécurité, ne va pas tarder à découvrir avec affolement : la nuit, toutes les expositions prennent vie ! Sous ses yeux, les soldats romains et les cow-boys miniatures se lancent dans une guerre acharnée, Attila et ses Huns commencent à piller les expositions avoisinantes, la momie tente de sortir de son sarcophage, le squelette du redoutable – mais néanmoins attachant – tyrannosaure rôde dans les couloirs... Le chaos est total ! Larry pourra-t-il remettre de l'ordre dans ses collections et sauver le musée ?

Le plus grand musée du monde vient d'accueillir de nouvelles expositions, et parmi elles, l'ancestrale tablette des pharaons aux pouvoirs magiques. Désormais la nuit, toutes les animations du musée prennent vie, y compris le maléfique pharaon Kahmunrah et ses acolytes Al Capone, Ivan le Terrible et Napoléon. Le gardien de musée Larry et ses vieux amis le Président Roosevelt, Attila, T-Rex, le romain Octavius et Jedediah le cowboy vont devoir livrer une bataille acharnée et délirante contre ces animations malintentionnées.

Ben Stiller réendosse le rôle de Larry, le gardien de musée le plus survolté, dans le dernier volet de la saga La Nuit au Musée. Il quitte pour Londres où il va vivre sa plus grande aventure. Accompagné de ses amis le Président Roosevelt, Attila, le Romain Octavius, Jedediah et le pharaon Ahkmenrah, ainsi que de nouveaux personnages délirants, il va tenter de sauver la magie avant qu’elle ne disparaisse à tout jamais.

Lenny, un jeune homme sur le point de se marier, est engagé par Rick comme chauffeur pour un coup soit-disant facile. Mais les événements prennent une tournure quelque peu inattendue. Il s'agit en fait de kidnapper Jimmy, un gros bonnet de la pègre, en représailles d'un hold-up récent dans lequel Rick estime avoir été malmené. Lenny se retrouve alors impliqué, malgré lui, dans une guerre des gangs.

Sam est un jeune écrivain. Il tombe sous le charme de Birdie, serveuse dans un coffee shop. Se jugeant trop conventionnel pour plaire à la belle, Sam décide de se créer un profil sur un site de rencontres et d'embellir son quotidien. Son stratagème fonctionne puisque Birdie tombe amoureuse de cet alter ego...