「驚奇隊長」卡羅爾·丹弗斯（布麗·拉爾森 Brie Larson 飾）從殘暴的克里人手中奪回了屬於自己的身份，也對至高智慧完成了復仇。然而，意想不到的後果出現了。面對動盪脆弱的宇宙，她毅然決然地挺身而出。執行任務時，她來到一個神祕的特殊蟲洞。在這裡，她與另外兩位女英雄產生了能力糾纏——一位是來自澤西市、驚奇隊長的超級粉絲「驚奇少女」卡瑪拉·克汗（伊曼·韋拉尼 Iman Vellani 飾），另一位是曾與卡羅爾親密無間的小侄女、如今長大在天劍局（S.A.B.E.R.）擔任太空人的莫妮卡·蘭博隊長（泰柔娜·派麗絲 Teyonah Parris 飾）。看似不搭界的三人必須齊心協力，以「驚奇聯盟」的身份拯救宇宙。