FBI 요원 말콤 터너(마틴 로렌스 분)는 국가안보에 치명적인 컴퓨터 "웜"을 디자인하는 용의자를 잡으러 떠난다. 불행히도, 말콤이 웜의 설계자인 톰 풀러 (마크 모세스 분)에게 접근할 수 있는 방법은 풀러와 그의 아내 라이 (에밀리 프록터 분)의 아이들: 어린 앤드류와 그의 두 누나들, 캐리와 몰리의 새로운 "내니"로 들어가는 것이다. 이 말은 말콤이 다시 한 번 '빅 마마'로 변장을 해야 한다는 것. 그러나 그의 프로페셔녈한 '빅 마마'로서의 작전수행은 번잡스러운 3명의 풀러 아이들과, 기가 죽어서우울증에 빠져버린 강아지, 수많은 일과 돌보기 때문에 번번히 위기에 빠진다. 동시에 그는 비밀리 톰의 컴퓨터 바이러스에 대해서도 알아내야 한다. 물론 말콤에게 가장 어렵고 웃긴 과제는 "빅 마마"로 들키지 않고 있어야 한다는 것이다. 과연, 말콤 터너는 '빅 마마'를 들키지 않고 무사히 임무수행과 이 특이한 폴러 가족들 틈에서 살아남을 수 있을까?