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。

由于邪恶势力肆意蔓延，一群具有超群实力的正义之士挺身而出，他们戴着面具，身着奇装异服，与各种坏蛋展开较量。不久，他们的英雄事迹通过媒体传遍全国，美元钞票、丝绸鬼魂、罗夏、城市队长等超级英雄的名字广为传播，他们更参与到大大小小的重大事件之中，也因各自的性格遭受着不同的命运。但是在20世纪70年代，政府出台的法令导致一部分不愿成为权贵爪牙的英雄退休，超级英雄集团由此分化。
1985年的一天，效力政府的超级英雄“喜剧演员”爱德华·布莱克（杰弗里·迪恩·摩根 Jeffrey Dean Morgan 饰）被人杀害。四处逃亡的“罗夏”的沃尔特·科瓦奇（杰基·厄尔·哈利 Jackie Earle Haley 饰）意识到有人正向曾经的超级英雄痛下杀手，而这背后隐藏着更大的阴谋……

布鲁斯·韦恩（罗伯特·帕丁森 饰）化身蝙蝠侠于哥谭市行侠仗义两年后，罪犯皆闻风丧胆，他也因此深入接触到哥谭市的阴暗面。他潜行于哥谭市腐败的政要名流关系网中，身边仅有的几个值得信赖的盟友——管家阿尔弗雷德·潘尼沃斯（安迪·瑟金斯 饰）与詹姆斯·戈登警长（杰弗里·怀特 饰）。这位独行的“义警侠探”在哥谭市民心中已成为“复仇”二字最当仁不让的代名词。

彼得帕克（汤姆·赫兰德 Tom Holland 饰）在内战后受到了钢铁侠托尼斯塔克（小罗伯特·唐尼 Robert Downey Jr. 饰）的赏识，表面上，彼得进入托尼的公司成为了一名实习生，实际上，他和复仇者联盟的成员们一起接受了各种各样的训练。托尼虽然欣赏彼得的勇敢和正直，却并不认为他目前已经拥有加入复联的实力，他派出了特工哈皮（乔恩·费儒 Jon Favreau 饰）暗中观察，这让十分想证明自己的彼得感到万分焦躁。
在对付两个银行劫匪的过程中，彼得发现劫匪们使用的是一种前所未见的新型武器，他孤身一人深入敌后顺藤摸瓜找到了幕后主使秃鹰（迈克尔·基顿 Michael Keaton 饰），让他彼得没有想到的是，秃鹰竟然是他爱慕的女生利兹（劳拉·海瑞尔 Laura Harrier 饰）的父亲。

故事发生在《复仇者联盟4：终局之战》事件之后，尚气（刘思慕 饰）卷入秘密的十环帮组织，被迫面对自己隐秘的过去经历。