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。

这一次，破坏王拉尔夫（约翰·C·赖利 John C. Reilly 配音）和云妮洛普（萨拉·丝沃曼 Sarah Silverman 配音）又闯祸了，导致了云妮洛普所在的游戏《甜蜜冲刺》的游戏机方向盘遭到了损坏。这是一台非常古老的街机，在整个互联网中，只有一只备用方向盘正在销售，然而它的售价实在是非常昂贵，老板决定放弃这台机器，将它解体变卖。这也就意味着，《甜蜜冲刺》里的角色们将永远失去他们的家园。
为了避免这一悲剧的发生，拉尔夫和云妮洛普决定亲自到互联网里去走一遭，买回方向盘。一路上，他们惹了无数的笑料，犯了无数令人啼笑皆非的错误。为了赚钱，拉尔夫不惜亲自出马成为视频网站的网红赚取点击量变现，而云妮洛普则在另一款赛车游戏《狂野飙车》里找到了真正的自我。