马丁（MichaelJ.Fox饰）才回到现实世界与女友团聚，布朗博士（ChristopherLloyd饰）就心急火燎地把他们带到了30年后的未来世界，原来这一次是马丁未来的两个孩子因参与抢劫锒铛入狱，博士要携马丁一起阻止悲剧发生。周旋一番后，两个孩子被成功挽救，但三人回到现实世界后，却发现周遭发生了天翻地覆的变化，世界被贝夫（ThomasF.Wilson饰）所控制，马丁的父亲乔治惨死，母亲洛莲（LeaThompson饰）竟然成了贝夫的妻子！这一切都是因为时光机器的秘密不慎被未来的老贝夫识破，他偷偷回去捣鬼，竟因此使得整个世界都在他的掌握下！马丁与博士再次踏上时光穿梭的征途，希望将世界扳回正轨。

在与灭霸的终极决战结束后，“蚁人”斯科特·朗（保罗·路德PaulRudd饰）和“黄蜂女”霍普·凡·戴恩（伊万杰琳·莉莉EvangelineLilly饰）一家迎来了分外难得的平静生活，当然两个人作为救世主也得到周遭人的喜爱和敬仰。可是短暂的安逸之后，新的危机突然袭来。斯科特的女儿凯茜（凯瑟琳·纽顿KathrynNewton饰）一次失误操作，将父母以及外公外婆重新带回量子世界。在那个光怪陆离的世界里，珍妮特（米歇尔·菲佛MichellePfeiffer）与老友重逢，斯科特等也结识新的朋友。与此同时，他们发现曾在量子世界得到珍妮特帮助的征服者康（乔纳森·梅杰斯JonathanMajors饰）已经建立起一个强大的帝国。而这个号称宇宙最强存在的反派，正意图逃离这个禁缚他许久的量子世界……

小男孩艾力欧（约纳斯·基布雷亚布YonasKibreab配音），一个充满奇思妙想的太空迷，意外踏上了一场宇宙冒险。他必须与古怪的外星生命建立新的联系，以化解一场规模空前的星际危机，并在此过程中发现他真正的使命。

银行出纳员盖（瑞安·雷诺兹饰）发现自己其实是开放世界电子游戏中的背景角色，于是决定成为英雄，并改写自己的故事。现在，在一个没有限制的世界里，他决心以自己的方式拯救他的世界，以免为时过晚。

历经磨难与考验，银河护卫队总算在虚无之地暂时安顿下来。可就在某一天，不速之客亚当术士（威尔·保尔特WillPoulter饰）的闯入不仅打破了这里的安宁与祥和，更将一场生死危机带到这群好朋友中间。战斗中，火箭浣熊（布莱德利·库珀BradleyCooper配音）身负重伤，奄奄一息。为了拯救好友的生命，星爵（克里斯·帕拉特ChrisPratt饰）和星云（凯伦·吉兰KarenGillan饰）、毁灭者（戴夫·巴蒂斯塔DaveBautista饰）、螳螂女（庞·克莱门捷夫PomKlementieff饰）、格鲁特（范·迪塞尔VinDiesel饰）卡魔拉（佐伊·索尔达娜ZoeSaldana饰）前往创造了火箭的奥果公司寻找起死回生的办法。然而在那个诡异的世界，他们意外发现了火箭浣熊不为人知的悲惨过往……