电影讲述了外星共生体“毒液”与宿主埃迪（汤姆·哈迪 饰）这对“最佳拍档”遇上致命反派共生体“卡内奇”（伍迪·哈里森 饰），超级英雄和邪恶反派的宿命之战即将开始。

当史蒂文·格兰特，一名举止温和的礼品店员工，经常失去意识并被另一个人的生活记忆困扰，他发现自己患有多重人格障碍，并与雇佣兵马克·斯佩克特共同拥有一副身体。随着史蒂文/马克的敌人向他们逼近，他们一边要驾驭自己复杂的身份，一边被卷入了一场埃及强大众神的神秘危机。

曾经的信仰崩塌，内心笃定的爱慕与崇拜转而化作足以吞噬一切的无边黑暗。虔诚的格尔（克里斯蒂安·贝尔 Christian Bale 饰）化身屠神者，将杀戮之手伸向了宇宙中每一个至高无上的神祇。雷神索尔（克里斯·海姆斯沃斯 Chris Hemsworth 饰）的平静生活终于被格尔所扰动，他和女武神（泰莎·汤普森 Tessa Thompson 饰）联手与新的对手展开对抗。而在此过程中，索尔重逢八年未见的前女友简·福斯特（娜塔莉·波特曼 Natalie Portman 饰）。此时的她身患绝症，不久于人世，却借助雷神之锤的力量恢复健康，甚至还成为了实力强悍的女雷神。
获得与失去，爱慕与憎恶，信仰与虚无，矛盾的情愫在宇宙的角落中萌生……

卡罗尔·丹弗斯（惊奇队长）从残暴的克里人手中夺回了属于自己的身份，也对至高智慧完成了复仇。然而，意想不到的后果出现了。面对动荡脆弱的宇宙，她毅然决然地挺身而出。执行任务时，她来到一个神秘的特殊虫洞。在这里，她与另外两位女英雄产生了能力纠缠——一位是来自泽西市、惊奇队长的超级粉丝卡玛拉·克汗（惊奇少女），另一位是曾与卡罗尔亲密无间的小侄女、如今长大在天剑局（S.A.B.E.R.）担任宇航员的莫妮卡·兰博队长。看似不搭界的三人必须齐心协力，以“惊奇联盟”的身份拯救宇宙。