1994年，美国纽约。退役军人诺亚·迪亚兹（安东尼·拉莫斯 Anthony Ramos 饰）为了给弟弟治病而四处求职，却不断碰壁，情急之下他铤而走险，打算偷车销赃赚钱。谁曾想第一单就偷了变成汽车形态的博派战士幻影（皮特·戴维森 Pete Davidson 配音），随即卷入宇宙层级的大战争中。原来宇宙中游弋着被称为灭世邪神的恐怖之王宇宙大帝（科尔曼·多明戈 Colman Domingo 配音），它靠不断吞噬其他能源富足的星球补充能量，为此急需要能够折叠空间的“超曲速钥匙”来满足贪欲。此前数千年，被宇宙大帝灭亡家园的擎天圣（朗·普尔曼 Ron Perlman 配音）带着钥匙逃到地球，而他们的踪迹终于被宇宙大帝及其爪牙天灾（彼特·丁拉基 Peter Dinklage 配音）发现。
　　于是，地球人、汽车人、巨无霸联合起来，与来犯的强敌展开对抗…….

　自从成为正义联盟中的一员，闪电侠巴里（埃兹拉·米勒 Ezra Miller 饰）便成为一个日夜忙碌的超级英雄。可是虽然他已经具备了拯救世人的非凡能力，却依旧对自己既定的命运束手无策。父亲弑妻案（朗·里维斯顿 Ron Livingston 饰）复审在即，关键证据又无法有效 佐证。由于之前对战荒原狼时曾短暂超越光速穿越时空，巴里不顾蝙蝠侠（迈克尔·基顿 Michael Keaton 饰）的劝阻，一路穿越到母亲遇害的那一天。他原本以为通过不起眼的小动作能够拯救母亲，却不曾想宇宙因为这个意外转折而发生蝴蝶效应。当巴里回到自己变成闪电侠的前夕，他发现父母健康快乐的生活，而海王、钢骨、戴安娜等超级战士似乎缺席了这个时代。
　　更糟糕的是，追杀超人的佐德将军（迈克尔·珊农 Michael Shannon 饰）降临地球，他将在毫无阻碍的情况下毁灭世界……

　地球-65，蜘蛛女格温（海莉·斯坦菲尔德 Hailee Steinfeld 配音）因为好友彼特之死而充满愧疚，而父亲对蜘蛛侠的误解也让她倍感焦虑。某次行动中，格温结识了来自其他宇宙的同伴米圭尔·奥哈拉和杰西卡·德鲁。从他们口中得知，为了防止多元宇宙进一步崩坏，米圭尔策划成立了由蜘蛛侠中的精英组成的突击队。格温受邀加入他们，并利用时空穿梭的机会来到了地球-1610，见到久违的迈尔斯（沙梅克·摩尔 Shameik Moore 配音）。此时的迈尔斯和父母关系紧张，他憧憬格温，渴望加入突击队又遭到拒绝。
　　随后迈尔斯又听到一个可怕的消息，每一个宇宙中，失去至亲正是所有蜘蛛侠的可悲宿命……

　“惊奇队长”卡罗尔·丹弗斯（布丽·拉尔森 Brie Larson 饰）曾经鲁莽的正义之举，在宇宙中埋下巨大祸端。因本星球至高智慧被卡罗尔毁灭，导致整个星球生态系统崩溃，克里人达本满心仇恨，在找到了拥有强大力量的远古手环后，她开始实施从其他星球抢夺大气、水和太阳的计划。与此同时，卡罗尔和她的侄女——如今供职天剑局的光谱莫妮卡·兰博（泰柔娜·派丽丝 Teyonah Parris 饰）以及自己的超级粉丝“惊奇少女”卡玛拉·克汗（伊曼·韦拉尼 Iman Vellani 饰）发生了量子纠缠，三个女子只要同时施展超能力就会彼此互换位置。
　　通过最初的磨合，三代“惊奇队长”站在了同一条战线上，她们将拼尽全力保护自己所重视的人和事，同时也将努力弥补自己曾经犯下的错误…….

曾经不修边幅的亚瑟·库瑞（杰森·莫玛 Jason Momoa 饰），经过了一番磨难和艰苦拼杀之后，终于成为亚特兰蒂斯万众瞩目的海王。如今的他养尊处优，生活富足，与湄拉（安珀·赫德 Amber Heard 饰）婚姻幸福，并且育有一个可爱的儿子。当然高高在上的日子也充满无聊和枯燥，直到某一天，贼心不死的黑蝠鲼（叶海亚·阿卜杜勒-迈丁 Yahya Abdul-Mateen II 饰）找到了传说的黑三叉戟，旋即展开针对亚特兰蒂斯的报复。在冲突中，湄拉遭到重伤。在母亲（妮可·基德曼 Nicole Kidman 饰）的建议下，亚瑟找回了被自己亲手打败并流放的弟弟奥姆王（帕特里克·威尔森 Patrick Wilson 饰）。
　　兄弟二人捐弃前嫌，展开了亚特兰蒂斯的保卫战……