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。

“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……

1952年的伦敦，担任公务员多年的威廉已经成为战后英国重建的官僚体制中的一枚螺丝钉，办公桌上堆积起无尽的文书工作，而此时这个疲惫的男子得知自己身患绝症，便开始想在死去之前，为灰暗单调的生活寻找一些意义。他尝试了纵欲，忽视家人和工作等，随后，威廉被同办公室年轻的女同事玛格丽特吸引，她本人似乎就代表着生命和生机，和威廉人生中路过的东西。两人的友谊逐渐加深，她不经意地向他展现了如何去面对人总有的一死，如何累计自己的人生经验和奉献最后一次全心努力，克服一切困难去推动一个被推迟已久的项目，帮助动伦敦贫困地区的孩子们。