影片承接前作，银河护卫队成员们已经在不毛之地上安顿了下来。然而，由于火箭浣熊（布莱德利·库珀 Bradley Cooper 配音）的动荡往事的侵扰，他们的生活很快被打破。“星爵”彼得·奎尔（克里斯·帕拉特 Chris Pratt 饰）依然迷失在失去卡魔拉（佐伊·索尔达娜 Zoe Saldana 饰）的痛苦中，但是他必须团结起他的团队，前往执行一项危险的任务，只为营救火箭浣熊。如果这项任务失败，那么为人熟知的银河护卫队有可能就此走向终结。

一个插科打诨的小偷和一群不太走运的冒险者共同参与了一场惊天盗窃计划，他们要找回遗失已久的圣物。但当他们招惹了不该惹的人，事情开始向着危险且错误的方向发展下去。

火箭浣熊（布莱德利·库珀 Bradley Cooper 饰）偷走了大祭司阿耶莎（伊丽莎白·德比齐 Elizabeth Debicki 饰）的能量电池，包括星爵（克里斯·帕拉特 Chris Pratt 饰）、卡魔拉（佐伊·索尔达娜 Zoe Saldana 饰）、德拉克斯（戴夫·巴蒂斯塔 Dave Bautista 饰）在内的一行人遭到了后者派出的舰队的袭击。一个神秘人物乘坐着飞船救下了银河护卫队的众人，而驾驶着飞船的不是别人，竟然正是星爵的亲生父亲伊戈（库尔特·拉塞尔 Kurt Russell 饰）。

彼得·奎尔（克里斯·帕拉特 Chris Pratt 饰）是一名从小被劫持到外太空的地球人，在义父勇度（迈克尔·鲁克 Michael Rooker 饰）的培养下成了一个终极混混，自称“星爵”。一次行动中他偷了一块神秘球体，便成为了赏金猎人火箭浣熊（布莱德利·库珀 B radl ey Cooper 配音）、树人格鲁特（范·迪塞尔 Vin Diesel 配音）的绑架目标，而神秘的卡魔拉（佐伊·索尔达娜 Zoe Saldana 饰）也对神秘球体势在必得。经过笑料百出的坎坷遭遇，星爵被迫和这三人，以及复仇心切的“毁灭者”德拉克斯（戴夫·巴蒂斯塔 Dave Batista 饰）组成小分队逃避“指控者”罗南（李·佩斯 Lee Pace 饰）的追杀。然而这个神秘球体拥有无穷的力量，小分队必须团结一致对付罗南，才有可能解救整个银河系，银河护卫队由此诞生。

一声响指，宇宙间半数生命灰飞烟灭。几近绝望的复仇者们在惊奇队长（布丽·拉尔森 Brie Larson 饰）的帮助下找到灭霸（乔什·布洛林 Josh Brolin 饰）归隐之处，却得知六颗无限宝石均被销毁，希望彻底破灭。如是过了五年，迷失在量子领域的蚁人（保罗·路德 Paul Rudd 饰）意外回到现实世界，他的出现为幸存的复仇者们点燃了希望。与美国队长（克里斯·埃文斯 Chris Evans 饰）冰释前嫌的托尼（小罗伯特·唐尼 Robert Downey Jr. 饰）找到了穿越时空的方法，星散各地的超级英雄再度集结，他们分别穿越不同的时代去搜集无限宝石。而在这一过程中，平行宇宙的灭霸察觉了他们的计划。　　注定要载入史册的最终决战，超级英雄们为了心中恪守的信念前仆后继……