火箭浣熊（布莱德利·库珀 Bradley Cooper 配音）偷走了大祭司阿耶莎（伊丽莎白·德比齐 Elizabeth Debicki 饰）的能量电池，包括星爵（克里斯·帕拉特 Chris Pratt 饰）、卡魔拉（佐伊·索尔达娜 Zoe Saldana 饰）、德拉克斯（戴夫·巴蒂斯塔 Dave Bautista 饰）在内的一行人遭到了后者派出的舰队的袭击。一个神秘人物乘坐着飞船救下了银河护卫队的众人，而驾驶着飞船的不是别人，竟然正是星爵的亲生父亲伊戈（库尔特·拉塞尔 Kurt Russell 饰）。
在伊戈的带领下，星爵、卡魔拉和德拉克斯来到了由伊戈一手制造的星球上，而剩下的成员们则着手修复损坏的飞船。那边厢，阿耶莎委托勇度（迈克尔·鲁克 Michael Rooker 饰）抓住星爵替自己报仇，而卡魔拉亦渐渐发现了伊戈和善面目下隐藏的巨大阴谋。

彼得·奎尔（克里斯·帕拉特 饰）是一名从小被劫持到外太空的地球人，在义父勇度（迈克尔·鲁克 饰）的培养下成了一个终极混混，自称“星爵”。一次行动中他偷了一块神秘球体，便成为了赏金猎人火箭浣熊（布莱德利·库珀 配音）、树人格鲁特（范·迪塞尔 配音）的绑架目标，而神秘的卡魔拉（佐伊·索尔达娜 饰）也对神秘球体势在必得。经过笑料百出的坎坷遭遇，星爵被迫和这三人，以及复仇心切的“毁灭者”德拉克斯（戴夫·巴蒂斯塔 饰）组成小分队逃避“指控者”罗南（李·佩斯 饰）的追杀。然而这个神秘球体拥有无穷的力量，小分队必须团结一致对付罗南，才有可能解救整个银河系，银河护卫队由此诞生。

俄罗斯莫斯科闹市中央，执行押送任务的军方部队遭到一伙训练有素的匪徒袭击，大战过后的现场惨不忍睹，重要的卫星元件遭到劫持。国际刑警霍布斯（道恩·强森 Dwayne Johnson 饰）查明，包括此案在内的一系列案件均系前特种部队军人欧文·肖（卢克·伊万斯 Luke Evans 饰）所为。为了将这群训练有素、老练凶狠的匪徒绳之于法，他辗转找到隐居世外桃源的多米尼克·托雷多（范·迪塞尔 Vin Diesel 饰）助拳。霍布斯开出的条件令人难以拒绝，他不仅可以将托雷多和布莱恩（保罗·沃克 Paul Walker 饰）一伙从前的犯罪记录一笔勾销，此外欧文一伙中竟然还有本该死去的拉蒂（米歇尔·罗德里格兹 Michelle Rodriguez 饰）。
前所未有的危险战斗，为了安定平凡的生活，这群亡命之徒再上战场……

洛杉矶的年轻人都热衷于街头赛车，在这里，只要你拥有速度，你就拥有一切。新晋警官布赖恩（保罗•沃克 Paul Walker 饰）为了破获最近屡屡发生的飞车党劫车案而充当卧底，打入这里活跃的飞车党帮派中，搜集证据以期将罪犯乘之于法。布赖恩凭借高超的车技很快赢得了飞车党老大多米尼克（范•迪塞尔 Vin Diesel 饰）的欣赏和信任，并且很快和多米尼克的妹妹米亚（乔丹娜•布鲁斯特 Jordana Brewster 饰）堕入爱河。然而飞车党的第二把手文斯却是对布赖恩充满敌意，原来文斯一直暗恋米亚，而且布赖恩的到来威胁着他二把手的地位。
这时，飞车党的党员们开始怀疑他们内部藏有奸细，布赖恩的日子开始不好过。而且和多米尼克接触越久，他们之间的友谊就越加深厚，布赖恩开始进退两难。

多米尼克（范·迪塞尔 Vin Diesel 饰）与莱蒂（米歇尔·罗德里格兹 Michelle Rodriguez 饰）共度蜜月，布莱恩与米娅退出了赛车界，这支曾环游世界的顶级飞车家族队伍的生活正渐趋平淡。然而，一位神秘女子Cipher（查理兹·塞隆 Charlize T heron 饰）的出现，令整个队伍卷入信任与背叛的危机，面临前所未有的考验。

经历了紧张刺激的伦敦大战，多米尼克·托雷托（范·迪塞尔 Vin Diesel 饰）和他的伙伴们重新回归平静的生活，但是江湖的恩恩怨怨却决不允许他们轻易抽身而去。棘手的死对头欧文·肖瘫在医院，不得动弹，他的哥哥戴克·肖（杰森·斯坦森 Jason Stantham 饰）则发誓要为弟弟复仇。戴克曾是英国特种部队的王牌杀手，不仅身怀绝技，而且心狠手辣。他干掉了远在东京的韩，还几乎把探长卢克·霍布斯（道恩·强森 Dwayne Johnson 饰）送到另一个世界，甚至多米尼克那世外桃源般的家也被对方炸毁。
复仇的利刃已经架在脖子上，多米尼克再也没有选择，他找到长久以来最为信赖的团队，与来势汹汹的戴克展开生死对决……

最先与灭霸军团遭遇的雷神索尔一行遭遇惨烈打击，洛基遇害，空间宝石落入灭霸之手。未几，灭霸的先锋部队杀至地球，一番缠斗后掳走奇异博士。为阻止时间宝石落入敌手，斯塔克和蜘蛛侠闯入了敌人的飞船。与此同时，拥有心灵宝石的幻视也遭到外星侵略者的袭击，为此美国队长、黑寡妇等人将其带到瓦坎达王国，向黑豹求助。幸免于难的索尔与星爵一行相逢，随后他们兵分两路。索尔与火箭、格鲁特踏上再铸雷神之锤的旅程，星爵则与卡魔拉等人试图阻止灭霸的恶行。而知晓灵魂宝石下落的卡魔拉，同样是其义父灭霸追踪的对象。
攸关整个宇宙命运的史诗战役全面展开，超级英雄们为了平凡而自由的生命奋不顾身……