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超能一家追逐抢劫银行的挖地超人（约翰·拉岑贝格配音），人没抓到却破坏了城市建设，被政府抓到把柄，被彻底取消了超人搬迁资助。正当大力神巴鲍伯（格雷格·T·尼尔森配音）和弹力女超人巴荷莉（霍利·亨特配音）烦恼该怎么办之时，酷冰侠鲁休斯（塞缪尔·杰克逊配音）带来好消息：电信集团大亨温斯顿·狄弗（鲍勃·奥登科克配音），想要与他们合作，通过妹妹艾芙琳·狄弗（凯瑟琳·基纳配音）研发的高科技传媒技术，帮助超人们重整公众形象后再次合法。
巴鲍伯一听有机会重返英雄舞台，自然摩拳擦掌，但没想到却被浇了一盆冷水，因为狄弗兄妹的超级英雄重启计划看中的人选是老婆巴荷莉。经过一番挣扎和讨论，夫妻两人决定互换角色——大力神做家庭主夫带小孩，弹力女超人外出拯救世界，并对抗阴险的“屏霸”（BillWise配音）。
“大力神”巴鲍伯
演员-
配音格雷格·T·尼尔森
威风凛凛的超能先生，是当之无愧的大力神。超能先生已经成为贤内助，洗衣煮饭做家务，为辅导大儿子作业绞尽脑汁，呵护青春期的女儿，为小儿子讲故事讲到打瞌睡，还要时刻应付后者毫无规律可言的超能力爆发。但当反派的阴谋浮出水面，他依然是拯救世界的中坚力量。
“橡皮女”巴荷莉
演员-
配音霍利·亨特
弹力女超人名如其人，她的身体弹性极佳，四肢几乎可以无限延展，曾经照顾家庭和拯救世界两不误。现在成为超能力者的台前代言人。变身职业女性的巴荷莉穿梭各地惩恶扬善，更加自信、强大，与此同时，她也一直努力平衡事业和家庭，因为她深知家庭才是最重要的。
“金钟罩”巴小倩
演员-
配音莎拉·沃威尔
巴小倩已是敢说敢做的自信少女，已经不是当初不敢表达情感的羞涩小女孩。妈妈外出工作后，巴小倩更是有模有样地担起长女的重任，连调皮的巴小飞也得听她的。内心强大的巴小倩施展起超能力也更加挥洒自如，隐身术和金钟罩力场都威力大增。
“飞毛腿”巴小飞
演员-
配音赫克·米尔纳
飞毛腿巴小飞的超能力一如绰号，跑起来快如闪电，甚至能轻松水上漂。巴小飞能举重若轻地用超能力帮助他人。但抛开超能力，巴小飞更是机灵调皮的小男孩，和姐姐拌嘴。此外，功课对他来说比跑出世界纪录还要难，这也让他的爸爸头痛不已。
“小萌怪”巴小杰
演员-
配音EliFucile
巴小杰逐渐长大，他的超能力变得更加强大，不仅会喷火、发电、隐身，眼睛还能射出激光，还能变身成小魔鬼的样子，只是因为自己还不能很好地控制超能力，让爸爸超能先生总是焦头烂额。
影片中巴小杰有自燃的超能力，为了不要造成看片的儿童幼小心灵创伤，导演和主创们决定制作巴小杰本身就是起火点的自燃，而不是着火自焚，意味着没有灰烟、身躯部分透明度增加、双眼酷似在发光的样子。
导演布拉德·伯德坚持设计巴小倩一定要有半边脸都藏在头发后面，是为了符合巴小倩正值青春期的阴郁寡欢又缺乏自信心。
电影中衣夫人的角色外型设计灵感来自已故好莱坞服装设计师伊迪丝·海德。
《超人总动员2》制作时间非常紧凑，和第一部一样，反派角色与故事线是一改再改，到制作后期才正式确定了。
《超人总动员2》的故事主线便是如何废除对于超级英雄的禁令。在叙述中细致地讨论两个问题，即职业女性如何平衡事业与家庭的关系，以及“女主外，男主内”的家庭模式下，男性成员该如何进行心理调适。（《澎湃新闻》评）
《超人总动员2》与第一部极为相似，作为动画电影，观影过程十分令人愉快，作为超级英雄影片，也十分赏心悦目。是一部节奏适宜的漫威类型的电影，动作场面丰富而不只是打打闹闹。（《纽约杂志》评）
影片令人激动而且充满睿智，无论是令人激动的冒险，还是衣夫人的时尚设计都在前作基础上有所突破，影片用更丰富、更有趣的方式刻画了超人家族。（《TheWrap》评）
《超人总动员2》是皮克斯公司最诡怪异的电影，既充满革命性又具备复古风格，可谓一曲宣扬良好亲子教育的反专制颂歌。电影在画面相比前作有新探索，但剧情上的探索则稍显保守。（《娱乐周刊》评）
