在围剿斯克鲁人的战斗中，克里人星际战队成员弗斯（布丽·拉尔森 Brie Larson 饰）不幸成为对方的俘虏。斯克鲁人尝试商量弗斯的记忆，最终发现连弗斯本人都不知道的一段旧事，进而也得有名为温迪?劳森博士的女子控制着他们急于获得的时空引擎。趁对方不备，拥有强大超才能的弗斯摆脱束缚，逃到了代号为C-53的地球，而这里也恰是她那段失落的记忆的发生地。未过多久，神盾局探员弗瑞间谍（塞缪尔·杰克逊 Samuel L. Jackson 饰）找上门来，而紧随其后的斯克鲁人更是引发了地球人前所未见的大骚动。
在这一过程中，弗瑞间谍意识到事态的严重性，并且帮助弗斯认清本来的自己。倔强的弗斯，终于找到了真正需要掩护的东西……展开