布鲁斯·韦恩（克里斯汀·贝尔 Christian Bale 饰）童年亲眼目睹了父母在高谭市街头被歹徒枪杀，韦恩充满怒火。在继承了父亲亿万家产后，韦恩开始环游世界，希望凭自己的力量复仇和打击犯罪！韦恩为了了解罪犯的心理，在亚洲他亲自体验了犯罪的感觉，最后被捕入狱。他在狱中遇到了武艺高强的杜卡，杜卡传授了韦恩高强的武艺和坚韧的意志力。韦恩很快被神秘的影忍者盟看上，忍者大师一直想邀他加入。韦恩不久发现影忍者盟对自己的家乡高谭市另有企图，他毅然回到了故乡。韦恩在自己的庄园发现了一个地下室，从此他多了一个身份—蝙蝠侠。蝙蝠侠开始了对抗笼罩在高谭市的黑暗。

位于非洲的神秘国家瓦坎达，凭借来自宇宙的振金而成为科技极度发达的国家，不过他们长久封闭，始终对外界保守这个秘密。在前国王死于联合国爆炸袭击后，特查拉王子（查德维克·博斯曼 饰）继任成为新的国王，同时他也是黑豹的继承者。登基之后，特查拉与前女友娜吉雅（露皮塔·尼永奥 饰）、贴身侍卫奥姆烨（丹娜·奎里拉 饰）追查曾经盗取振金并杀害瓦坎达人的尤利西斯·克劳（安迪·瑟金斯 饰）。一番厮杀后，克劳侥幸逃脱，谁知最终死于合伙人艾瑞克·克尔芒戈（迈克尔·B·乔丹 饰）之手。艾瑞克同样具有瓦坎达血统，而且当年他的父亲死在了自己的兄弟——特查拉父亲的手中。怀着莫大的仇恨，艾瑞克踏足瓦坎达，去争夺至高无上的王位……

许多年前，亚特兰蒂斯女王（妮可·基德曼 Nicole Kidman 饰）和人类相知相恋，共同孕育了爱情的结晶——后来被陆地人称为海王的亚瑟·库瑞（杰森·莫玛 Jason Momoa 饰）。在成长的过程中，亚瑟接受海底导师维科（威廉·达福 Willem Dafoe 饰）的严苛训练，时刻渴望去看望母亲，然而作为混血的私生子这却是奢望。与此同时，亚瑟的同母异父兄弟奥姆（帕特里克·威尔森 Patrick Wilson 饰）成为亚特兰蒂斯的国王，他不满陆地人类对大海的荼毒与污染，遂谋划联合其他海底王国发动对陆地的全面战争。为了阻止他的野心，维科和奥姆的未婚妻湄拉（艾梅柏·希尔德 Amber Heard 饰）将亚瑟带到海底世界。
宿命推动着亚瑟，去寻找失落已久的三叉戟，建立一个更加开明的海底王国……

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……

故事发生在2045年，虚拟现实技术已经渗透到了人类生活的每一个角落。詹姆斯哈利迪（马克·里朗斯 Mark Rylance 饰）一手建造了名为“绿洲”的虚拟现实游戏世界，临终前，他宣布自己在游戏中设置了一个彩蛋，找到这枚彩蛋的人即可成为绿洲的继承人。要找到这枚彩蛋，必须先获得三把钥匙，而寻找钥匙的线索就隐藏在詹姆斯的过往之中。
韦德（泰尔·谢里丹 Tye Sheridan 饰）、艾奇（丽娜·维特 Lena Waithe 饰）、大东（森崎温 饰）和修（赵家正 饰）是游戏中的好友，和之后遇见的阿尔忒弥斯（奥利维亚·库克 Olivia Cooke 饰）一起，五人踏上了寻找彩蛋的征程。他们所要对抗的，是名为诺兰索伦托（本·门德尔森 Ben Mendelsohn 饰）的大资本家。