故事的背景设定在一个大部分人类已经死亡的末日世界中，主宰着这个世界里的生杀大权的，是那些变异了的冷血动物。仅剩的人类为了求生被迫迁入地下堡垒中，终日生活在胆战心惊里。乔伊在七年前的大灾难里同女友艾米走散，如今他们身居两个不同的地堡中，靠着无线电联系。一天，无比思念艾米的乔伊决定踏出安全区，重返地上世界，独自徒步前往艾米所在的营地，一路上他遇见了无数的危险，同时也遇见了良师益友克莱德和米诺。性格懦弱胆小的乔伊能够活着见到艾米吗？

戴维突然发现自己具备了一种超能力,可以将自己在一秒钟之内运至任何地方.

自以为是的冒险家“星爵”彼得·奎尔（克里斯·帕拉特 Chris Pratt 饰）在偷走一块神秘球体后成为赏金猎人的头号目标，原来邪恶反派罗南对此物体垂涎已久。为了逃脱无休止的追杀，奎尔被迫和四个格格不入的乌合之众结成同盟——手持机枪的火箭浣熊（布莱德利·库珀 Bradley Cooper 配音）、树人格鲁特（范·迪塞尔 Vin Diesel 配音）、凶残神秘的卡魔拉（佐伊·索尔达娜 Zoe Saldana 饰），以及复仇心切的毁灭者德拉克斯（戴夫·巴蒂斯塔 Dave Batista 饰），然而当奎尔发现这颗球体蕴含的真正能量，以及它能给宇宙带来的巨大威胁时，他必须团结这群不入流的队友，破釜沉舟、决一死战，才有可能解救整个银河系。

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）。 在伊戈的带领下，星爵、卡魔拉和德拉克斯来到了由伊戈一手制造的星球上，而剩下的成员们则着手修复损坏的飞船。那边厢，阿耶莎委托勇度（迈克尔·鲁克 Michael Rooker 饰）抓住星爵替自己报仇，而卡魔拉亦渐渐发现了伊戈和善面目下隐藏的巨大阴谋。

最先与灭霸军团遭遇的雷神索尔一行遭遇惨烈打击，洛基遇害，空间宝石落入灭霸之手。未几，灭霸的先锋部队杀至地球，一番缠斗后掳走奇异博士。为阻止时间宝石落入敌手，斯塔克和蜘蛛侠闯入了敌人的飞船。与此同时，拥有心灵宝石的幻视也遭到外星侵略者的袭击，为此美国队长、黑寡妇等人将其带到瓦坎达王国，向黑豹求助。幸免于难的索尔与星爵一行相逢，随后他们兵分两路。索尔与火箭、格鲁特踏上再铸雷神之锤的旅程，星爵则与卡魔拉等人试图阻止灭霸的恶行。而知晓灵魂宝石下落的卡魔拉，同样是其义父灭霸追踪的对象。 攸关整个宇宙命运的史诗战役全面展开，超级英雄们为了平凡而自由的生命奋不顾身……