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Nel 2015, tre anni dopo aver vinto il loro primo campionato, le Barden Bellas sono ora guidate dalla senior Beca Mitchell e dalla tre volte super senior Chloe Beale. Le Bellas sono state campionesse nazionali ICCA per tre anni consecutivi. Tuttavia, uno scandalo nazionale (soprannominato "Muffgate") scoppia quando Patricia "Fat Amy" Hobart si strappa accidentalmente i pantaloni davanti al Presidente degli Stati Uniti Barack Obama durante la sua esibizione di compleanno al Kennedy Center, esponendo i suoi genitali a causa della mancanza di biancheria intima. L'incidente porta alla sospensione delle Bellas dalle ICCA.

Tuttavia, non vengono private dei loro titoli agonistici, inducendo Beca a fare un accordo per cui potranno essere reintegrate se vinceranno il Campionato Mondiale a Cappella. La matricola Emily Junk inizia la sua carriera universitaria, sperando di seguire le orme di sua madre, Katherine, diventando una Bella. Durante l'orientamento, assiste a un'esibizione a cappella dei Treblemakers, ora guidati dal fidanzato di Beca, Jesse Swanson. Il migliore amico di Jesse, Benjamin "Benji" Applebaum, si prende una cotta per Emily a prima vista. Le Bellas apprendono che i Das Sound Machine (DSM), un gruppo tedesco di grande potenza, le ha sostituite nel tour della vittoria ed è il favorito per la vittoria dei Mondiali. Inoltre, Beca ha iniziato uno stage presso lo studio di registrazione Residual Heat, cosa che solo Jesse sa (e che Fat Amy scoprirà in seguito).

Dato che la sospensione delle Bellas non consente loro di tenere audizioni, Emily si reca direttamente alla sede della loro confraternita. Canta la sua canzone incompiuta "Flashlight", impressionandole; decidono che può entrare a far parte della confraternita, poiché essendo venuta di sua spontanea volontà, tecnicamente non stanno infrangendo alcuna regola. Le Bellas incontrano i DSM quando questi ultimi si esibiscono a un'esposizione di auto; il gruppo, guidato dall'intimidatorio duo Pieter Krämer e Kommissar, si diverte a prendere in giro le Bellas. In seguito, entrambi i gruppi vengono invitati a un'esclusiva festa di riff; partecipano anche i Treblemakers, i Tone Hangers (un gruppo composto da ex Treblemakers, tra cui il precedente leader Bumper Allen, con cui Amy ha una relazione senza legami) e i Green Bay Packers.

Le Bellas arrivano alla finale a due, ma perdono contro i DSM quando Emily va nel panico e canta "Flashlight", violando la tradizione di cantare canzoni non originali. Bumper sorprende Amy con un appuntamento tradizionale e le chiede di diventare ufficialmente la sua ragazza; lei rifiuta, lasciandolo sconvolto. Durante un'esibizione di prova per i Mondiali, il set programmato dalle Bellas finisce in un disastro quando l'utilizzo di effetti pirotecnici incendia i capelli di Cynthia Rose. Per riscoprire le loro radici e la loro sincronia, Chloe le porta a un ritiro guidato dall'ex Bella Aubrey Posen. La verità sullo stage di Beca viene fuori e la ragazza inizia un'accesa discussione con Chloe sulla sua ossessione per il gruppo e accusa le altre Bella di non pensare al loro futuro. Se ne va infuriata e finisce per cadere in una delle trappole per orsi nascoste nel campo. In preda al panico, si scusa per le sue dure parole, prima di essere salvata da Lilly. Più tardi, le Bellas accettano di dover prendere strade diverse dopo il diploma e ritrovano l'armonia cantando "When I'm Gone", la canzone con cui Beca ha fatto il provino per entrare nel gruppo.

Amy si rende conto di essersi pentita di aver chiuso con Bumper e il giorno dopo i due si riconciliano. Nel frattempo, il capo di Beca al suo stage non è rimasto impressionato da tutto ciò che gli ha presentato finora, così Beca si offre di aiutare Emily a produrre "Flashlight" allo studio per dimostrare le sue vere capacità. Quando gli mostrano il demo, lui esprime invidia per il loro talento e dice che non vede l'ora di lavorare con loro. Le Bellas senior si diplomano e il gruppo si reca a Copenaghen per le finali mondiali. Prima della loro esibizione, Emily e Benji si scambiano un bacio. Le Bellas si esibiscono in un'esibizione stellare e spoglia, che termina con una versione armonizzata di "Flashlight" a cui partecipano Aubrey, Katherine e altre Bellas del passato. Vincono il campionato, riparando alla loro eredità danneggiata. Quando le Bellas più anziane lasciano Barden, organizzano una cerimonia di iniziazione tardiva per Emily, con Amy che dimostra l'ultima tradizione: battezzare la casa scivolando giù per le scale.