Spy kids 2: the island of lost dreams mengisahkan tentang petualangan baru carmen (alexa vega) dan adiknya, juni (daryl sabara) yang kini sudah menjadi salah satu agen rahasia cilik di oss, yang sudah memiliki banyak agen rahasia cilik selain carmen dan juni. Di sana, keduanya bertemu dengan sepasang kakak beradik yang menjadi saingan beratnya, gary (matt o’leary) dan gerti giggles (emily osment). Persaingan kedua pasang kakak beradik ini berakhir saat juni dipecat sebagai agen oss karena telah menghilangkan ‘transmooker’ (yang sebenarnya dihilangkan oleh gary), sebuah alat yang dapat mematikan semua perangkat elektronik. Sementara itu, donnagon, sekarang menjadi direktur di oss, berencana untuk mencuri transmooker sehingga ia dapat menguasai dunia.
