“惊讶队长”卡罗尔·丹弗斯（布丽·拉尔森 Brie Larson 饰）从残暴的克里人手中夺回了属于自己的身份，也对至高智慧完成了复仇。但是，意想不到的结果出现了。面临动乱软弱的世界，她毅然决然地挺身而出。执行任务时，她来到一个奥秘的特别虫洞。在这里，她与别的两位女英雄产生了能力纠缠——一位是来自泽西市、惊讶队长的超级粉丝“惊讶少女”卡玛拉·克汗（伊曼·韦拉尼 Iman Vellani 饰），另一位是曾与卡罗尔亲密无间的小侄女、如今长大在天剑局（S.A.B.E.R.）担任宇航员的莫妮卡·兰博队长（泰柔娜·派丽丝 Teyonah Parris 饰）。看似不搭界的三人有必要齐心协力，以“惊讶联盟”的身份解救世界。