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影片是《蚁人》系列的第三部作品，同时也是漫威电影宇宙第五阶段的揭幕之作。故事发生于《复仇者联盟4：终局之战》之后，“蚁人”斯科特·朗（保罗·路德 Paul Rudd 饰）和“黄蜂女”霍普·凡·戴恩（伊万杰琳·莉莉 Evangeline Lilly 饰）成了拯救世界的英雄人物，皮姆博士与久违归来的珍妮特 也享受着平静的半退休生活，然而因为意外他们和斯科特的女儿凯茜（凯瑟琳·纽 顿 Kathryn Newton 饰）一起误入量子领域，在这个充满危险的未知世界遭遇了漫威电影宇宙最强反派——征服者康（乔纳森·梅杰斯 Jonathan Majors 饰），开始了一场超越他们想象极限的冒险。

某日，人类赖以生存的家园地球遭到了外星人的猛烈袭击，现代设施和发达科技均遭受到了毁灭性的打击，人类文明仿佛一下子退回了石器时代。凯西（科洛·格蕾斯·莫瑞兹 Chloe Grace Moretz 饰）和弟弟山姆（扎克瑞·亚瑟 Zackary Arthur 饰）在灾难之中失去了母亲，姐弟两人顾不上悲伤，跟随着父亲奥利弗（朗·里维斯顿 Ron Livingston 饰）来到难民营避难。 　　沃斯上校（列维·施瑞博尔 Liev Schreiber 饰）带领着军队来到了难民营，他们带走了孩子们，并且声称之后会回来接遗留下来的成年人，凯西和山姆依依不舍的离开了父亲。山姆心爱的泰迪熊落在了难民营，凯西返回寻找，哪知道外星人拥有了能够寄宿在人类体内的能力，导致难民营中发生了动乱。混乱之中，凯西和山姆失散了，为了寻找弟弟，凯西毅然踏上了充满了危险的旅途。

2018年，天网系统与人类的战争使世界陷入了末世般的境况，反抗军精神领袖约翰·康纳（克里斯蒂安·贝尔 Christian Bale 饰）带队执行一次任务的过程中获得了战胜天网的新思路，而天网系统适时推出了新的目标排名，康纳位居次席，榜首上康纳此时尚年青的父亲凯尔·瑞斯赫 然在列。与此同时，一名遗忘了自身过去经历的强壮男子马库斯（萨姆·沃辛顿 Sam Worthington 饰）出现在洛杉矶的废墟中，他与反抗军战士瑞斯偶然结识，并组队前往反抗军总部，不料途中遭机械人袭击，瑞斯被俘。落单的马库斯经由反抗军女战士布莱尔引路，迎来了与康纳命中注定的相遇，但人与机械的对立让康纳不得不视对方为敌人……　　瑞斯在天网中心生死未卜，同时反抗军高层不肯推迟强行进攻计划，留给康纳的时间不再充裕，他只能选择进行一场赌上性命与荣誉的潜入行动。

托马斯（迪伦·奥布莱恩饰）率领的林间斗士在经历了迷宫逃脱和末日丧尸的生死考验后，终于迎来最后的正邪较量。由托马斯、纽特（托马斯·桑斯特饰）等人领军的营救团队，耗时三年筹划营救被抓走的米诺，却意外地发现米诺不在劫获的那截火车上。经调查得知，米诺深陷在WCKD组织的控制之中，托马斯和纽特毅然决定起身前往被称为“最后之都”的人类最后净土，更不惜利用背叛林间斗士投身WCKD的特蕾莎（卡雅·斯考达里奥饰）闯入WCKD，营救米诺和其他人。