在与灭霸的终极决战结束后，“蚁人”斯科特·朗（保罗·路德 Paul Rudd 饰）和“黄蜂女”霍普·凡·戴恩（伊万杰琳·莉莉 Evangeline Lilly 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 Kathryn Newton 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 Michelle Pfeiffer）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 Jonathan Majors 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……
派系制度瓦解了，老四（提奥·詹姆斯 Theo James 饰）的母亲伊芙琳（娜奥米·沃茨 Naomi Watts 饰）成为了墙内世界的统治者，她利用强悍而又严格的武装力量控制墙内居民，不允许他们越雷池一步。可偏偏翠丝（谢琳·伍德蕾 Shailene Woodley 饰）和老四不信这个邪，他们坚信，未来和希望是属于墙外世界的。 于是，两人带领着克里斯蒂娜（佐伊·克拉维兹 Zoe Kravitz 饰）、皮特（迈尔斯·特勒 Miles Teller 饰）和托里（李美琪 Maggie Q 饰）等人突出重围，终于来到了高墙的那一边。在那一边，基因局收留了翠丝一行人，表面看来基因局扮演的俨然是正义的一方，但实际上，其负责人大卫（杰夫·丹尼尔斯 Jeff Daniels 饰）怀揣着极大的野心，隐藏了一个惊人的秘密。
