Após se reencontrarem e reativarem a Mistérios S.A., Fred (Freddie Prinze Jr.), Daphne (Sarah Michelle Gellar), Salsicha (Matthew Lillard), Velma (Linda Cardellini) e Scooby-Doo partem rumo a Coolsville para desvendar mais um mistério. Lá está um homem mascarado, que planeja usar uma máquina criadora de monstros para controlar o lugar. Em meio às investigações eles conhecem Patrick Wisely (Seth Green), o curador do museu local, e ainda Heather Jasper-Howe (Alicia Silverstone), uma repórter que se apaixona por Fred.