Бёрд, который был первым внешним режиссёром Pixar, разработал фильм как продолжение комиксов и шпионских фильмов 1960-х годов из его детства и личной семейной жизни. Он представил фильм Pixar после кассового провала Warner Bros. его первого полнометражного фильма Стальной гигант (1999) и перевёл большую часть своего персонала для разработки Суперсемейки. Команде аниматоров было поручено анимировать полностью человеческий состав, что потребовало создания новой технологии для анимации подробной человеческой анатомии, одежды и реалистичной кожи и волос. Майкл Джаккино написал оркестровую партитуру фильма.
Мистер Исключительный (Роберт Парр) — известный супергерой, обладающий огромной физической силой. После ночи, когда он спасает банк от ограбления, самоубийцу — от смерти, а поезд — от крушения и женится на супергероине Эластике, в его жизни начинаются проблемы. Недовольные спасённые заваливают его судебными исками, из-за чего Боб вынужден изменить образ жизни и уйти на покой.
Проходит 15 лет. Мистер Исключительный живёт под прикрытием, работая клерком в страховой компании. Хелен Парр (в прошлом Эластика) родила ему троих детей — дочь Фиалку, обладающую невидимостью и умеющую ставить защитное поле, сына Дэша (Шастик), который двигается со сверхзвуковой скоростью, а также сына Джона Джексона (Джек-Джек), который поначалу не проявляет никаких способностей и считается нормальным.
Боб тоскует по прежней жизни и по ночам прослушивает полицейскую радиоволну с другом Люциусом Бестом (Фреон), способным создавать лёд. Иногда, втайне от жён, они принимаются за старое и спасают кого-нибудь. Офисная работа всё больше надоедает Бобу, и, после ссоры с начальником (он отговорил его от спасения человека, которого ограбил бандит), которого он довёл до реанимации, его увольняют. В этот же день он получает послание от некой Мираж, девушки азиатской внешности с серо-белыми волосами, из которого следует, что на его сверхспособности есть спрос. Неизвестная организация нанимает его на разовую работу по усмирению Омнидроида — боевого робота с самообучающимся искусственным интеллектом, который вышел из под контроля и буйствует на острове Номанисан, где расположен полигон организации. Боб успешно выводит Омнидроида v.8 из строя, хитро заставив его избить себя и вырвать изнутри корпуса собственный источник питания, за что получает солидный гонорар, позволяющий поправить дела и скрывать от всех, что он взялся за старое.
Так продолжается в течение двух месяцев, пока Хелен не обнаруживает свежую заплатку на старом суперкостюме мужа. Она навещает давнюю подругу их семьи — дизайнершу Эдну Мод. Та информирует её о просьбе Боба сшить ему новый суперкостюм, но, вдохновлённая этой просьбой, она разработала костюмы для всех членов семьи супергероев. Тем временем Боба вновь вызывает Мираж, но вскоре выясняется, что на самом деле за организацией, на которую он работал, стоит его бывший фанат. 15 лет назад юный изобретатель Бадди Пайн, мечтавший сам стать супергероем, попросился помогать Исключительному и получил отказ. Это страшно оскорбило Бадди, и с тех пор он затаил сильную злобу на всех супергероев, в особенности на некогда боготворимого кумира. За это время Бадди, взявший себе имя Синдром, успел разбогатеть, тайно изобретая и продавая совершенное оружие по всему миру. Боб попадает в плен к злодею, однако благодаря разработанному Эдной костюму его семье становится известно его местоположение. Хелен арендует самолёт, но дети тайком проникают внутрь, оставив с Джек-Джеком девушку Кари. Синдром уничтожает самолёт с семьёй Боба на его глазах, однако все трое спасаются в последний момент. Добравшись до Номанисана, Хелен оставляет детей в пещере и, сказав им использовать свои способности в случае опасности, отправляется спасать мужа. Проникнув внутрь базы, она находит Боба. Мираж, проникнувшаяся презрением к Синдрому после его поступка, освобождает Боба и сообщает им, что за их детьми погоня, так как они себя выдали.
Фиалка и Шастик попадают под наблюдение охранников. Используя свои силы, они убегают и воссоединяются с родителями, вместе с которыми отбиваются от врагов. Но Синдром ловит их всех и снова запирает там же, где и Боба. Фиалка освобождает всех при помощи щита, они добираются до ангара и на транспорте Синдрома возвращаются в город Метровилль. Синдром отправляет туда управляемого им Омнидроида v.10 и хочет на глазах у всех «победить» его, чтобы его признали супергероем, а затем продать свои изобретения, чтобы каждый мог стать супергероем, что приведёт к тому, что термин «супер» станет бессмысленным. Однако из-за самообучаемого ИИ Омнидроид видит в Синдроме угрозу, и робот превращается в неконтролируемую машину уничтожения. Выстрелом из плазменной пушки робот выбивает пульт управления на запястье Синдрома, затем стреляет по встроенным ракетным сапогам Синдрома, тем самым заставив потерявшего управление злодея влететь в здание и потерять сознание. Боб, Хелен, Фиалка, Шастик и присоединившийся к ним Люциус вступают в бой с роботом; Хелен и детям удалось завладеть пультом управления Синдрома, благодаря чему Боб уничтожает робота тем же способом, что и первого робота. Вернувшись домой, они обнаруживают, что Синдром похитил Джек-Джека и хочет вырастить из него напарника. Внезапно, когда Синдром летит к своему самолёту, Джек-Джек проявляет способности материального полиморфа, то есть он может становиться каким-либо материалом. Превратившись в огонь и металл, а затем и форму монстра, Джек-Джек заставляет Синдрома отпустить его и падает в руки Хелен. Боб кидает свою машину в самолёт Синдрома и того засасывает в турбину (из-за плаща), после чего он взрывается.
Три месяца спустя Шастик участвует в спортивном забеге, как он мечтал, и занимает второе место, к радости и гордости родителей. Неожиданно на город из-под земли нападает шахтёр Подрывашкер, объявивший войну радости и счастью, и семья супергероев вновь готова спасать мир.
2006 — номинация на премию «Сатурн» за лучшее специальное издание на DVD.
2006 — премия «Грэмми» за лучшую инструментальную аранжировку (Гордон Гудвин за «The Incredits»), а также номинация в категории «Лучший саундтрек для фильма или телевизионной передачи» (Майкл Джаккино).
2006 — премия Tokyo Anime Award за лучший иностранный анимационный фильм (Брэд Бёрд).
↑По данным, образ Синдрома взят из образа Брэда Бёрда, по которому взято желание поучаствовать в роли героя, будь то на стороне героев, а то ли на стороне злодеев, а желание Бадди Пайна совпадает с тем же желанием, но немного отличается, от того что делает сам Бадди.