布鲁斯·韦恩（本·阿弗莱克饰）为了确保不让超人（亨利·卡维尔饰）白白牺牲，他决定与戴安娜·普林斯（盖尔·加朵饰）联手并计划招募一支超能力者团队来保护世界免遭即将到来的灾难性威胁。但这项任务比布鲁斯想象中要困难，因为每位成员都必须面对并跨越自己过去的心魔，团结起来，最终形成一个前所未有的英雄联盟。 蝙蝠侠、神奇女侠、海王（杰森·莫玛饰）、钢骨（雷·费舍饰）、闪电侠（埃兹拉·米勒饰）现在必须联合起来，否则就无法阻止荒原狼（塞伦·希德饰）、狄萨德（彼得·吉尼斯饰）以及达克赛德（雷·波特饰）毁灭地球的可怕计划。

故事发生在1963年的德国，时值冷战期间，德国女汽车技师嘉比（艾丽西亚·维坎德 Alicia Vikander 饰）的父亲是一位精通核武器的专家，最近，有证据表情他正在帮助纳粹制造核武器，来达到统一全人类的邪恶野望。
拿破仑（亨利·卡维尔 Henry Cavill 饰）是CIA的特工，他曾经犯过的错误让他的仕途岌岌可危，他必须做出点成绩来证明自己并非无用之才。伊利亚（艾米·汉莫 Armie Hammer 饰）是苏联国家安全委员会特工，他的父亲被政府打上了贪污分子的烙印，为了摆脱父亲带给自己的不良影响，伊利亚必须比其他人更加努力。这样的两个人都想要赶在对方之前将核弹大师捉拿归案。

伊森·亨特（汤姆·克鲁斯饰）和队友们接到了追回三个大杀伤性核武器的任务。眼见任务马上就能完成，但为了挽救其中一位队友卢瑟（文·瑞姆斯饰）的生命，三个核武器被人趁机带走。中情局负责人斯隆女士（安吉拉·贝塞特饰）调来她手下的得意猛将沃克（亨利·卡维尔饰），让他盯着伊森·亨特完成追回核武器的任务。期间，女特工伊尔莎（丽贝卡·弗格森饰）突然出现，伊森·亨特发现，他要面对的并不只是恐怖分子，还有潜藏在政府部门的内鬼。

故事发生在大都会之战18个月后，在那场战斗中许多建筑和市民惨遭波及。因为超人（亨利·卡维尔 饰）帮助人类解决了很多问题而被当做神来膜拜，但超人也因与佐德之战对城市造成的破坏而遭到逮捕和审讯，一度成为都市传说的蝙蝠侠韦恩（本·阿弗莱克 饰）重新出现在人们面前，他似乎正是为了惩罚超人而来。年轻的富豪莱克斯·卢瑟（杰西·艾森伯格 饰）又在二者的矛盾中挑拨离间，神秘的戴安娜·普林斯（盖尔·加朵 饰）也因自己的目的介入其中……