Film aksi komedi Rush Hour 3 mengambil latar tiga tahun setelah peristiwa di film sebelumnya. Duta Besar Tiongkok Solon Han sedang memberikan pidato di Pengadilan Kriminal Dunia di Los Angeles mengenai pentingnya memerangi organisasi kriminal Triad.

Saat itu, Inspektur Kepala Kepolisian Hong Kong Lee bertugas sebagai pengawalnya, sementara Detektif LAPD James Carter justru sedang bekerja sebagai polisi lalu lintas. Ketika Han hampir mengungkap identitas dan lokasi Shy Shen, sosok misterius yang sangat penting bagi jaringan mafia Tiongkok, seorang pembunuh bayaran tiba-tiba menembaknya.

Lee segera mengejar pelaku dan berhasil memojokkannya. Namun ia ragu ketika mengetahui bahwa sang pembunuh ternyata adalah Kenji, saudara angkatnya sejak kecil. Keraguan itu membuat Kenji berhasil melarikan diri tepat saat Carter tiba setelah mendengar laporan penembakan melalui radio polisi.

Han kemudian dilarikan ke UCLA Medical Center dan berhasil selamat dari percobaan pembunuhan tersebut. Lee dan Carter berjanji kepada putri Han, Soo Yung, untuk menemukan pelaku di balik serangan itu.

Soo Yung meminta mereka pergi ke sebuah studio kung fu untuk mengambil amplop yang dititipkan ayahnya. Namun di sana mereka mendapat kabar dari sang guru, Master Yu, bahwa kelompok Triad telah mengambil barang-barang Soo Yung dan kini menuju rumah sakit untuk membunuh Han serta Soo Yung.

Lee dan Carter segera kembali ke rumah sakit untuk mencegat para pembunuh bayaran tersebut. Setelah berhasil mengalahkan mereka, keduanya menginterogasi salah satu penyerang yang ternyata hanya berbicara bahasa Prancis. Dengan bantuan Sister Agnes, seorang biarawati yang fasih berbahasa Prancis, mereka mencoba mendapatkan informasi.

Demi keselamatan Soo Yung, Lee dan Carter kemudian membawanya ke Kedutaan Besar Prancis dan menyerahkannya kepada duta besar Prancis sekaligus ketua Pengadilan Kriminal Dunia, Varden Reynard.

Namun situasi semakin berbahaya ketika Reynard dan Soo Yung hampir tewas akibat bom mobil. Menyadari bahwa kasus ini memiliki jaringan internasional yang lebih besar, Lee dan Carter pun memutuskan pergi ke Paris untuk melanjutkan penyelidikan.