故事背景设在未来，威利斯经营的娱乐场所幻世，拥有一批机器人，当作人类发泄情绪，实施现实生活中无法实施的各种残忍犯罪的受害人。机器人每晚进行重启，消除前24小时的记忆，但重启过程对一个机器人（安拜·柴尔德斯饰）没有奏效，它有了记忆和自我意识，逃出了对它而言宛如地狱的幻世。它与托马斯·简饰演的，一心想扳倒幻世的警察，以及乔纳森·斯卡奇饰演的机器人设计师一起，向威利斯发起冲击。
2002年冬天，横浜大桥突然被战斗机炸毁，媒体虽然报导此为自卫队战机所为，但实际上这架战机却并不存在。民众广泛对自卫队产生了不信任感。特车二课第二小队的后藤（大林隆介 配音）队长察觉此事与在99年的那场事件中失踪的自卫队队员柘植有关——1999年，日本陆上自卫队的机器人 小队在一次联合国维和行动中遭到全歼。而柘植是特车二课第一小队队长南云（榊原良子 配音）原来的恋人。民众的不信任感达到了顶峰，处于戒严状态的东京面临着大骚乱，人们被即将爆发战争的危机笼罩着。在自卫队王牌队员荒川的帮助下，后藤（大林隆介 配音）和南云追查到了柘植的下落。后藤招集起泉（富永美伊奈 配音）、篠原（古川登志夫 配音）等特车二课原来的成员们，启动PATLABOR机器人进攻柘植的根据地…… 本片是押井守导演推出了《机动警察PATLABOR》的第二部剧场版。
未来某年的7月2日，美国各地的监视站发现一艘直径达数百英里的巨大飞船接近了地球。飞船发出的无线电信号干扰了地球的通信卫星信号，并放出了多艘直径达15英里的子飞船飞抵地球上各大城市的上空。外星飞船敌友未明，人们陷入了恐慌和迷惑。 电脑工程师戴维（杰夫•戈德布拉姆 饰）破译出外星人发出的无线电信号，其实是攻击的倒计时信号，他设法通知了前妻，总统的助理康妮，但是为时已晚，7月3日，外星人的飞船开始攻击地球，人类文明瞬间遭到巨大的打击和灾难。总统（比尔•普尔曼 饰）等人撤离到军事基地，指挥空军反击，却犹如以卵击石，毫无作用，军事基地也被摧毁，唯有飞行员史蒂文（威尔•史密斯 饰）设法诱使一架外星人战斗飞艇坠毁。 幸存者们逃到了秘密军事基地，在那里，科学家们一直在研究一艘50多年前坠毁的外星飞艇，致力于找出对付外星人的办法，那里也是人类最后的希望……
一部充满动作戏的间谍惊悚片。娜塔莎·罗曼诺夫/黑寡妇遭遇与她的过去相关的一场危险阴谋，将直面自己那些更为黑暗的经历。一股不惜一切要击倒她的力量袭来，娜塔莎必须面对自己在成为复仇者的很久之前那作为间谍的过往，和曾远离的破碎关系。
