《博物馆奇妙夜3》描述了纽约自然博物馆重新揭幕，小保安赖瑞·戴利(本·斯蒂勒 Ben Stiller 饰)与泰迪·罗斯福(罗宾·威廉姆斯 Robin Williams 饰)一起策划精彩的开幕演出。然而，演出一开始，泰迪、猴子等博物馆的伙伴们就陷入了混乱，引起赖瑞巨大的困扰。他发现，复活的黄金碑正被绿色物质侵蚀，似乎导致了藏品们的疯狂。赖瑞经过深究，认为黄金碑背后隐藏着不为人知的秘密。为了阻止混乱的蔓延，他决定前往大英博物馆寻求法老王阿卡曼拉的父亲的帮助，而那些搞怪的藏品也紧随其后。在旅途中，他们遇到了圆桌骑士兰斯洛特爵士，还与屋大维等伙伴走散。这场久违的奇妙冒险，就在夜幕下的大英博物馆展开……