柯克船长（克里斯·派恩 Chris Pine 饰）和企业号的船员们来到了银河系中未知的一个区域，开始完成他们5年的任务——探索新世界，寻找新物种。却在途中滞留异星，遭遇了当地种族追杀，他们必须找到方法离开这个星球。

故事发生十多年后。曾经的截瘫的前海军士兵杰克·萨利（萨姆·沃辛顿 饰）永久变身为拥有地球人基因和纳威人基因的“阿凡达”，并与奥马蒂卡亚部落的族长之女奈蒂莉（佐伊·索尔达娜 饰）结为夫妇。杰克已经完全适应了他的新身体和族长的身份，并和奈蒂莉有了三个孩子，还收养了格蕾丝留下的女儿琪莉（西格妮·韦弗 饰）。原本，将地球人赶走后，杰克一家与族人过上了田园牧歌般的生活。然而，原本死去的迈尔斯·库里奇上校（史蒂芬·朗 饰）化身阿凡达重新归来，一心要找杰克和奈蒂莉复仇。为了族人的安危，也为了保护孩子，杰克决定带着家人离开，前往不易被找到的由罗娜尔（凯特·温斯莱特 饰）和特诺瓦里（克利夫·柯蒂斯 饰）领导的海洋部落，展开全新的生活。正当一家人经过重重磨合，终于适应以水构筑的新家园时，新的危机也在慢慢靠近。

一股新黑暗势力威胁到小马谷，六位小伙伴紫悦、苹果嘉儿、云宝、碧琪、柔柔和珍奇离开小马国踏上难忘之旅，在旅途中他们结交新朋友，遇到刺激的挑战，必须通过友谊的魔力拯救自己的家园。

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。