影片是《蚁人》系列的第三部作品，同时也是漫威电影宇宙第五阶段的揭幕之作。故事发生于《复仇者联盟4：终局之战》之后，“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）成了拯救世界的英雄人物，皮姆博士与久违归来的珍妮特 也享受着平静的半退休生活，然而因为意外他们和斯科特的女儿凯茜（凯瑟琳·纽 顿 Kathryn Newton 饰）一起误入量子领域，在这个充满危险的未知世界遭遇了漫威电影宇宙最强反派——征服者康（乔纳森·梅杰斯 Jonathan Majors 饰），开始了一场超越他们想象极限的冒险。

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……

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……

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……

2057 年，一个贪婪的首席执行官控制了地球，他叛逆的女儿和一名赛博朋克黑客必须拯救人类。

在不久的将来，随着地球上的冲突不断地爆发，国际空间站上的紧张局势也在加剧。 令人震惊的是，美国和俄罗斯宇航员都收到了来自地面的命令：采取任何必要手段控制空间站。

珍和丹的婚姻曾经更美满，但如今珍几乎无法忍受她的丈夫。一天，这对三十多岁的夫妇在湖边慢跑时开始谈论他们破裂的婚姻，但很快发现自己迷路了，登山步道似乎没有出口，他们一再回到同一个地方。更糟糕的是，一名沉默的戴兜帽的杀手正追踪着他们。

为了从最近的分手中恢复过来，哈里森联系了神秘的女仆机器人机构，并遇到了 Mako，一个能满足他所有愿望的美丽机器人。然而，Mako却开始从她过去的记忆中学习人类的情感，导致她逐渐展示出了危险的行为。

冰川融化引发极端洪水，快速侵蚀使断层松动，导致地震和大规模海啸。随着北美下沉，科学家们正在争分夺秒地建造污水坑，以平衡水位。

历经磨难与考验，银河护卫队总算在虚无之地暂时安顿下来。可就在某一天，不速之客亚当术士（威尔·保尔特 Will Poulter 饰）的闯入不仅打破了这里的安宁与祥和，更将一场生死危机带到这群好朋友中间。战斗中，火箭浣熊（布莱德利·库珀 Bradley Cooper 配音） 身负重伤，奄奄一息。为了拯救好友的生命，星爵（克里斯·帕拉特 Chris Pratt 饰）和星云（凯伦·吉兰 Karen Gillan饰）、毁灭者（戴夫·巴蒂斯塔 Dave Bautista 饰）、螳螂女（庞·克莱门捷夫 Pom Klementieff 饰）、格鲁特（范·迪塞尔 Vin Diesel 饰）卡魔拉（佐伊·索尔达娜 Zoe Saldana 饰）前往创造了火箭的奥果公司寻找起死回生的办法。 　　然而在那个诡异的世界，他们意外发现了火箭浣熊不为人知的悲惨过往……