火箭浣熊（布莱德利·库珀BradleyCooper饰）偷走了大祭司阿耶莎（伊丽莎白·德比齐ElizabethDebicki饰）的能量电池，包括星爵（克里斯·帕拉特ChrisPratt饰）、卡魔拉（佐伊·索尔达娜ZoeSaldana饰）、德拉克斯（戴夫·巴蒂斯塔DaveBautista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KurtRussell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MichaelRooker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。

2014年，彼得·奎尔、卡魔拉、德拉克斯、火箭和小格鲁特被誉为银河护卫队。君主种族的领袖阿耶莎让守护者保护宝贵的电池免受跨维度怪物 Abilisk 的攻击，作为交换，卡魔拉关系疏远的妹妹星云 (Nebula) 在试图偷电池时被捕。火箭为自己偷了电池后，君主用一队无人机攻击了守护者的飞船。一名神秘人物摧毁了无人机，守护者队迫降在附近的贝尔赫特星球上。该人物透露自己是奎尔的父亲伊戈，他的天真的仆人螳螂也加入了他的行列。伊戈邀请奎尔、卡魔拉和德拉克斯来到他的家乡星球，而火箭和格鲁特则留下来修理飞船并观察星云。

阿伊莎雇佣了因贩卖儿童而被大掠夺者社区流放的勇杜·乌东塔和他的船员来夺回守护者。他们抓获了火箭人，但当勇度犹豫是否要交出他抚养长大的奎尔时，他的中尉克拉格林·奥方特里质疑他的客观性，另一位中尉泰瑟法斯在星云的帮助下领导了一场叛变，星云射杀了勇度。泰瑟法斯将火箭和勇度囚禁在勇度的船上，并处决了他的忠诚者。星云出发去寻找并杀死卡魔拉，她指责卡魔拉对她的养父灭霸施加了酷刑。格鲁特和克拉格林悔恨不已，从未打算叛变，释放了火箭队和勇度。使用勇度的箭，这群人在逃跑时摧毁了船只及其船员。泰瑟法斯在临死前警告君主。

自我，一个神一样的天体，操纵他意识周围的物质形成他的“家乡”星球，解释说他投射出一个人形伪装来旅行宇宙并发现一个目的，最终爱上了奎尔的母亲梅雷迪思。梅雷迪斯死后，伊戈雇佣勇度来收集年幼的羽毛笔，但这个男孩从未被交付，从那以后伊戈一直在寻找他。他教奎尔操纵他继承的天体力量，而螳螂与德拉克斯关系越来越近，并试图警告他伊戈的计划。星云到达伊戈的星球并试图杀死卡魔拉，但两人和解并达成了不稳定的联盟，很快就发现了一个充满骨骼残骸的洞穴。自我洗脑奎尔透露，在他的旅行中，他在数千个世界上种下了幼苗，这些幼苗可以改造为他自己的新延伸，但只有两个天神的力量才能激活它们。为此，他让无数女性怀孕，并雇佣勇度收集她们的后代，但当她们未能继承他的天国力量时，他将她们全部杀死。当伊戈透露他给梅雷迪思带来了导致她死亡的脑瘤时，奎尔抵抗了伊戈的影响；在奎尔猛烈攻击伊戈后，伊戈寄生地吸收了奎尔的能量来激活幼苗，幼苗开始吞噬它们所在的世界。

火箭、勇度、格鲁特和克拉格林赶到，与螳螂、德拉克斯、星云和卡魔拉一起营救了奎尔。重聚的守护者们前往行星核心的伊戈大脑，勇度透露他保留了羽毛笔，以免他受到伊戈的伤害。当君主的无人机返回并发起攻击时，火箭利用偷来的电池制造了一枚炸弹，并将其植入了伊戈的大脑中。奎尔利用他新发现的天界力量来对抗自我，分散了他的注意力，让其他守护者和螳螂得以逃脱。炸弹爆炸，杀死了自我并瓦解了星球，奎尔耗尽了他的天体力量。勇度为了拯救奎尔牺牲了自己，并死于太空真空中。尽管与卡魔拉和解，星云还是选择离开并继续她杀死灭霸的任务。守护者队，以螳螂为新成员，为Yondu举办葬礼。当数十艘掠夺者飞船抵达时，火箭和克拉格林欣喜若狂，承认勇度的牺牲并再次接受他作为掠夺者。

在一系列的片尾彩蛋场景中，克拉格林拿起了勇度的心灵遥控箭和控制翼；掠夺者领袖斯塔卡·奥戈尔德与他的前队友重聚；阿耶莎创造了亚当，一个新的人造人，她计划与他一起摧毁守护者；[a]格鲁特成长为青少年。[b]