《黑衣人3》主要讲述为了拯救搭档K的性命以及危在旦夕的地球，J探员不得不穿越时空，回到1969年与年轻的K合作，而在此过程中，他还发现了K从未告诉过他的惊天秘密。

本部的大反派鲍里斯是臭名昭著的罪犯，差点在40年前把地球给毁灭了

当时K抓住他后，把他扔进了月球监狱，一直关押到现在

有天鲍里斯的辣妹手下趁着探视，把一只虫子带进了监狱

虫子杀掉了守卫，解开了鲍里斯的束缚，然后钻回了他的身体，看来这只虫子也是鲍里斯的一部分

接着鲍里斯和辣妹端起武器，消灭了一路上的守卫

但守卫越来越多，包围了他们，于是鲍里斯击穿围墙，让所有守卫都被吸入太空，辣妹也和守卫一起死掉了

不过鲍里斯毫不在乎，只计划着穿越到过去打败K

与此同时J和K正执行着日常任务，他们发现一个餐馆兜售珍贵的外星鱼，就拿起外星鱼教训了老板一顿

老板不服找人报仇，两人就把打手也教训了一顿

这时鲍里斯刚好从月球飞回来，想向K报仇，好在J及时赶到，两人才躲过了追杀

第二天一早J再次去K家里找他，但是让他吃惊的是，里面住的竟然是另一家人，那家人也根本不认识K

J感到非常意外，喝下一杯巧克力奶压了压惊

回到总部之后，J挨个向同事打听K的下落，但所有人都表示没听说过K是谁

只有J的上司知道K存在过，但她却说K在40年前就被鲍里斯杀了

J听到后非常震惊，又喝了一杯巧克力奶压惊

上司看到后，说爱喝巧克力奶是时空穿越的后遗症，J一定是受到了时空穿越的影响

这时候警报突然响起，系统侦测带鲍里斯正带着族人大举侵略地球

在之前的时空里这不算什么，因为K早就部下了防御网装置，可以挡住鲍里斯

但这个时空里K死的太早，没能布置防御网，导致鲍里斯的族人势不可挡

J此时终于明白，想拯救世界必须回到过去，让K活下来，J想穿越回K被杀害的前一天，先下手除掉鲍里斯

就从一个技术宅手里取得了穿越装置

这个穿越装置有一点特别，必须从高楼跳下去才能启动

J胆战心惊地跳了下去，终于成功穿越到了1969年，K被害的前一天

J根据历史知道鲍里斯会杀死一个路人，就在那个路人旁边守株待兔

就在他准备杀死鲍里斯的时候，年轻的K登场了，重逢后J非常兴奋，但K并不认识他，把他抓了起来

后来审讯的时候，J觉得不能暴露自己来自未来，就对K谎话连篇

K认为J行迹可疑又知道的太多，便把他装进了老版的记忆消除装置，想抹除记忆

J终于慌了，大喊出自己此行的目的，获得了K的信任

两人知道对未来至关重要的防御网装置，是一个先知外星人给他的，就找到了他

当时先知正在球场里观看一场发生在未来的球赛，便招呼两人一起来看

就在他们一起看球的时候，鲍里斯骑车掳走了先知，还把K的车砸坏了

幸亏K还有备用的独轮摩托车，他和J一路飙车之后，救回了先知

先知把防御网装置交给了他们，他说这个装置只要升到太空，就能急剧扩张罩住地球

当时正好是阿姆斯特朗登月前夕，他们于是打算把防御装置装在飞船上

这一晚，未来的鲍里斯和年轻的鲍里斯会和在了一起，准备破坏防御网装置

第二天J等人赶到火箭发射场，提出要改装火箭

安保军官当然不同意，于是先知把未来的景象展现给了他，军官看后终于相信了，同意全力协助他们

就在J和K爬上发射架的同时，两个鲍里斯也杀了过来，四个人分成了两对互相厮杀

J被老鲍里斯的几发尖刺击中，伤痕累累

但他记住尖刺的位置，然后穿越回几秒钟前，灵巧的躲过了尖刺

老鲍里斯正在震惊时，就被J一把推到发射架底下，被火箭的尾焰烧死了

而K那边也打败了年轻的鲍里斯，把防御网装置安在了飞船上面

最后飞船成功升空，防御网也罩住了地球

但年轻的鲍里斯仍然活着，他突然开出一枪，军官牺牲自己保护了K

让他杀死了年轻的鲍里斯，事后K看着军官的尸体伤感不已

这时候军官的儿子刚好来找爸爸，K不忍心伤男孩的心，用记忆消除装置从他脑海里抹除了爸爸被杀的记忆

这时候J突然发现，男孩手里握着的就是自己祖传的怀表

原来这个男孩就是儿时的J，怪不得K总对他那么好

最后J回到了一切安好的现代，感谢了K对儿时自己的关怀，最后两人再次回到了调皮又温馨的拌嘴日常，影片到这里就结束了！

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