巴里（埃兹拉·米勒 Ezra Miller 饰）用自己的超能力重返过去，想要改变历史、拯救自己的家人，然而他的所作所为，也在无意间改变了未来。在这个新的未来里，佐德将军（迈克尔·珊农 Michael Shannon 饰）回归，并威胁要毁灭世界。巴里孤立无援，除非他能劝动一位非常不同且已隐退的蝙蝠侠（迈克尔·基顿 Michael Keaton 饰）重出江湖，并拯救被囚禁的氪星人——尽管这位并不是他所熟悉的超人。最终，为了拯救他身处这个世界，并回到他熟知的未来，巴里惟一的希望就是为命运而极速狂奔。不过，即使巴里做出最终极的牺牲……他真的能让整个宇宙都重归正轨吗？
渐渐习惯了现代生活的美国队长史蒂夫·罗杰斯（克里斯·埃文斯 Chris Evans 饰），在一次行动后隐隐嗅到神盾局内部所弥漫出来的凶险气味。而当得知神盾局正秘密进行的“洞察计划”后，他更为此感到愤怒。某天，神盾局指挥官尼克-法瑞（塞缪尔·杰克逊 Samuel L. Jackson 饰）遭到一群武装分子袭击，他拼尽全力将一支U盘交到美国队长手中，这里面藏着该局二战以来最重要且最可怕的秘密。在此之后，美国队长因涉嫌杀害尼克而遭到前局长亚历山大·皮尔斯（罗伯特·雷德福/Robert Redford 饰）的通缉和追杀，逃亡中他得到黑寡妇（斯嘉丽·约翰逊 Scarlett Johansson 饰）和退伍老兵“猎鹰”（安东尼·麦凯 Anthony Mackie 饰）的帮助。 他们必须争分夺秒解开神盾局的秘密，阻止“洞察计划”的施行……
