Steve Carell som Felonious Gru, den tidligere skurken som har blitt Antiskurkeliga-agent, Margos, Ediths og Agnes' adoptivfar samt Lucys ektemann. Carell gir også sin stemme til Dru, Grus lenge savnede tvillingbror og jentenes adoptivonkel. Kristen Wiig som Lucy Wilde, en Antiskurkeliga-agent, Gru kone og jentenes adoptivmor. Trey Parker som Balthazar Bratt, en superskurk og tidligere barnestjerne som vokser opp til å bli besatt av karakteren han spilte på '80-tallet og er bestemt på å erobre verdensherredømme. Miranda Cosgrove som Margo, Grus og Lucys eldste adoptivdatter. Dana Gaier som Edith, Grus og Lucys mellomste adoptivdatter. Nev Scharrel som Agnes, Grus og Lucys yngste adoptivdatter. Hun var tidligere stemmen til Elsie Fisher i de første to filmene. Pierre Coffin som Mel og Undersåtter. Coffin gir også stemmen til en museumsdirektør. Steve Coogan som Silas Ramsbottom, direktør for Antiskurkeligaen. Coogan gir også stemmen til Fritz, Drus butler. Julie Andrews som Marlena Gru, Grus og Drus mor. Jenny Skifer som Valerie da Vinci, et medlem av Antiskurkeligaen som blir den nye AVL-direktøren. Andy Nyman som Clive, en robot som er Bratts medhjelper. Adrian Ciscato som Niko, en gutt fra Freedonia som forelsker seg i Margo. John Cygan (i hans siste filmrolle) som en ekstra stemmeskuespiller.