• Steve Carrell como Gru, un espía y ex-supervillano que se convirtió en un agente de la Liga Anti-Villanos, el padre adoptivo de Margo, Edith y Agnes y el esposo de Lucy.^[6]​
  • Carrell también interpreta a Dru, el hermano gemelo de Gru que estuvo perdido por mucho tiempo.^[6]​^[7]​
• Kristen Wiig como Lucy Wilde, una agente de la Liga Anti-Villanos, la esposa de Gru y la madre adoptiva de las niñas.^[8]​
• Trey Parker como Balthazar Bratt, un ex actor infantil que protagonizaba un programa de televisión ochentero y que se obsesionó tanto con el personaje que interpretaba que, al crecer, terminó asumiendo sus rasgos villanescos.
• Miranda Cosgrove como Margo, la inteligente hija adoptiva mayor de Gru y Lucy.^[8]​
• Dana Gaier como Edith, la hija adoptiva del medio de Gru y Lucy.^[9]​
• Nev Scharrel como Agnes, la inmadura e inocente hija menor de Gru y Lucy.^[6]​ Fue previamente interpretada por Elsie Fisher en las primeras dos películas.
• Pierre Coffin como Mel, Kevin, Stuart, Bob, Dave y Jerry y los Minions, los secuaces de Gru.^[10]​
  • Coffin también interpreta al Director de un Museo.
• Jenny Slate como Valerie Da Vinci, una tiránica miembro de la Liga Anti-Villanos y su nueva directora.^[11]​^[12]​
• Steve Coogan como Silas Pietraserón, el director de la Liga Anti-Villanos, que se retira al inicio de la película.^[11]​^[13]​
  • Coogan también interpreta a Fritz, el mayordomo de Dru.
• Julie Andrews como Marlena Gru, la madre de Gru.^[11]​
• Andy Nyman como Clive, un robot que es el fiel secuaz de Bratt.
• Adrian Ciscato como Niko, un niño de Freedonia que se enamora de Margo.

Steve Burke, CEO de NBCUniversal, confirmó en septiembre de 2013, que una tercera película en la serie Despicable Me estaba en desarrollo.^[14]​ Cinco Paul y Ken Daurio, los escritores de las primeras dos películas, regresarán para escribir el screenplay de esta película.^[15]​ El 13 de abril de 2016, se confirmó que Steve Carell repite su papel como Gru, y Carrel también daría la voz al hermano gemelo Dru, mientras que Trey Parker, cocreador de South Park, se unió al elenco como el villano—Balthazar Bratt.^[6]​

En septiembre de 2016, se confirmó que Miranda Cosgrove y Kristen Wiig repitieron sus papeles como Margo y Lucy Wilde, respectivamente. Mientras que Elsie Fisher fue reemplazada por Nev Scharrel como Agnes, debido a la madurez de su voz de la anterior.

Despicable Me 3 fue un gran éxito en taquilla, contando con un presupuesto de $80,000,000, la película recaudó en Estados Unidos un total de $264,624,300, mientras que en el resto del mundo logró recaudar hasta $770,175,109, logrando una recaudación mundial de $1,034,799,409. Fue la película animada más taquillera de 2017 y la cuarta película más taquillera de 2017, detrás de Star Wars: Episodio VIII - Los últimos Jedi, La bella y la bestia y The Fate of the Furious.

Despicable Me 3 ha recibido críticas mixtas tanto de la crítica especializada como de la audiencia. En el portal de crítica "Rotten Tomatoes" la película obtiene una aprobación del 59% con una puntuación de 5.7/10 basada en 198 reseñas, mientras que por parte de la audiencia obtiene una aprobación del 53% con un puntaje promedio de 3.4/5 basado en un total de 78,628 reseñas. El consenso crítico califica que "Despicable Me 3 debería mantener a los fanáticos de la franquicia constantemente entretenidos con otra ronda de animación colorida y humor estrafalario, aunque algo disperso."

En la página Metacritic, la película obtiene una puntuación de 49 de 100 indicando generalmente "reseñas mixtas o promedio".