Una noche en el museo 3 se divide en dos líneas cronológicas, la primera de ellas es en Egipto, en el año de 1938, cuando un grupo de arqueólogos excavan una tumba, donde se piensa existe un artefacto de sumo valor. En la expedición, un joven tiene un accidente y cae en la profundidad del agujero. Sin tiempo que perder, su padre y otros profesionales se adentran en la excavación y encuentran la temida tabla de Ahkmenrah, la cual tiene la advertencia de no retirarla de su lugar, de lo contrario, el fin llegará. La segunda historia se desarrolla en la actualidad, cuando el Museo de Historia Natural está por inaugurar una nueva exposición, pero la premura de llevarla a cabo en tiempo y forma han puesto el trabajo de Larry Daley, guardia nocturno, en problemas. Daley ha descubierto que la tabla se ha corrompido y poco a poco, las exhibiciones, que son animadas por la noche, han dejado de revivir. Será tarea de Larry salvar averiguar qué es lo que pasa con la magia y rescatar a sus compañeros de aventuras.
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