故事发生在2029年，彼时，X战警早已经解散，作为为数不多的仅存的变种人，金刚狼罗根（休·杰克曼 Hugh Jackman 饰）和卡利班（斯戴芬·莫昌特 Stephen Merchant 饰）照顾着年迈的X教授（帕特里克·斯图尔特 Patrick Stewart 饰），由于衰老，X教授已经丧失了对于自己超能力的控制，如果不依赖药物，他的超能力就会失控，在全球范围内制造无法挽回的灾难。不仅如此，金刚狼的自愈能力亦随着时间的流逝逐渐减弱，体能和力量都早已经大不如从前。 某日，一位陌生女子找到了金刚狼，将一个名为劳拉（达芙妮·基恩 Dafne Keen 饰）的女孩托付给他，嘱咐他将劳拉送往位于加拿大边境的“伊甸园”。让罗根没有想到的是，劳拉竟然是被植入了自己的基因而培养出的人造变种人，而在传说中的伊甸园里，有着一群和劳拉境遇相似的孩子。邪恶的唐纳德（波伊德·霍布鲁克 Boyd Holbrook 饰）紧紧的追踪着罗根一行人的踪迹，他的目标只有一个，就是将那群人造变种人彻底毁灭。

一群不会飞的小鸟，挤在一座热带小岛上，和睦宁静。游戏中的几个经典形象成了影片的主角，分别是易怒的胖红（杰森·苏戴奇斯 Jason Sudeikis 配音），飞镖黄（乔什·加德 Josh Gad 配音）和炸弹黑（丹尼·麦克布耐德 Danny McBride 配音） 。当神秘的绿猪莱纳德（比尔·哈德尔 Bill Hader 配音）登陆岛屿时，小鸟们平静的生活被打破了。

13岁的米迦勒是一个在学校经常被人欺负的少年，他喜欢同班的美丽女孩斯黛拉，于是鼓起勇气接受了对方的万圣节化装舞会的邀请。他在中国人开的杂货店淘到一套超人服装，原本满心欢喜的去参加派对，谁知遭到了坏孩子们的羞辱。米迦勒冒着大雨跑回家，第二天一早居然发现自己变成了透明人。突如其来的变化让他惊诧不已，不过却也因此得到不少的乐趣，比如捉弄欺负他的孩子们，跟踪斯黛拉等等，当然与此同时也闹出了笑话。他的人生开始有了微妙的变化，借着隐身的机会和斯黛拉成为了朋友。而就在此时，斯黛拉被神秘之人绑架了……

蛰伏2年之后，多米尼克（范•迪塞尔 Vin Diesel饰）与布莱恩（保罗•沃克 Paul Walker 饰）再度联手把火车中的神秘豪车盗走，遭到了警察和黑帮分子的火线追杀。布莱恩和米亚（乔丹娜•布鲁斯特 Jordana Brewster 饰）到里约寻找援兵，并与多米会和。为了寻找多米等人的下落，FBI王牌探员卢克（“岩石”道恩•强森 Dwayne Johnson饰）挺身而出，组成精英部队，追查来到里约。他雇佣了丧夫的美丽女警艾莲娜（埃尔莎•帕塔奇 Elsa Pataky 饰），一同寻找多米。与此同时，里约的地头蛇也对这些不速之客开火。三股势力开始相互缠斗。 期间，因米亚怀孕，布莱恩决定陪她一起逃亡，所以多米只得依靠昔日老友探寻新车的秘密。在罗曼、韩等人的帮助下，多米终于找到了这辆车的秘密——芯片，并由此揭开了其中隐藏的一个不可告人的计划……

极限运动达人赵风（王大陆 饰），误打误撞闯入了一场国际犯罪交易，不得不跟随国际特工（米拉·乔沃维奇 饰）一起前往布达佩斯。在这里他与废柴刑警淼淼（张榕容 饰）、民间科学家丁山（许魏洲 饰）与待业医生LV（刘美彤 饰）组成一支素人特工小队。这四个特工小白和高级国际特攻米拉一起，与恐怖分子开启了一场又惊又喜的斗争。