随着战争阴云笼罩世界上空，各国紧锣密鼓抓紧军事竞赛。为了抢占先机，美国陆军中将莱斯利·格罗夫斯（马特·达蒙 饰）找到量子力学与核物理学领域的扛鼎人物 J·罗伯特·奥本海默（基里安·墨菲 饰），力荐其担任曼哈顿计划的首席科学家以及洛斯阿拉莫斯国家实验室的总负责人。经过两年争分夺秒的研发，硕大的蘑菇云终于在荒原的上空腾起，也宣告着绞肉机一般的二战即将落下帷幕。奥本海默犹如将火种带到人间的普罗米修斯，可是对人性的参悟和对未来的担忧迫使他走向与政府相悖的道路。更可悲的是，凡人钟情的物欲也将一世天才裹挟至炼狱之中，永世燃烧……

前工程师斯科特（保罗·路德 Paul Rudd 饰）由于劫富济贫进了监狱，出狱后的他为了争取看望女儿的权利又走上了盗窃之路。没想到一次意外的偷盗事件让他成为了新一代“蚁人”，老蚁人汉克.皮姆博士（迈克尔·道格拉斯 Michael Douglas 饰）成为了他的导师，可皮姆博士的女儿霍普（伊万杰琳·莉莉 Evangeline Lilly 饰）却并不看好他。但是危机迫在眉睫，为了对付强大的敌人拯救世界，斯科特不得不叫来自己的一帮狐朋狗友帮助自己完成一个不可能完成的任务。而取得任务的成功也是斯科特挽回女儿的关键，屌丝能否逆袭就看最后一击。

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 饰）和“黄蜂女”霍普·凡·戴恩（伊万杰琳·莉莉 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 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 饰），开始了一场超越他们想象极限的冒险。

影片将时间线设置在《美国队长3》中“内战”的两年后，斯科特·朗在接受了FBI的认罪协议后，一直被软禁在家。与斯科特逐渐没了联系的霍普和汉克也在设法避开政府的追查，正在研究一个秘密项目。一旦成功，他们便有可能将詹妮特从量子领域中救出。但一个名叫Ghost的神秘反派却威胁着他们的计划，霍普和汉克无计可施，只得召回斯科特帮忙。他们同样找来了斯科特的哥们儿路易斯（迈克尔·佩纳 饰）、Dave（T.I. 饰）以及Kurt（大卫·达斯马齐连 饰）；还有汉克之前的同事比尔·福斯特，他也隐藏着一个关于自己的危险秘密。现在，斯科特必须尽力协助霍普和汉克营救詹妮特，同时避开FBI的追捕，也将自己与女儿凯茜·朗（艾比·莱德·弗特森 饰）的未来置于十分危险的境地。

随着战争阴云笼罩世界上空，各国紧锣密鼓抓紧军事竞赛。为了抢占先机，美国陆军中将莱斯利·格罗夫斯（马特·达蒙 饰）找到量子力学与核物理学领域的扛鼎人物J·罗伯特·奥本海默（基里安·墨菲 饰），力荐其担任曼哈顿计划的首席科学家以及洛斯阿拉莫斯国家实验室的总负责人。经过两年争分夺秒的研发，硕大的蘑菇云终于在荒原的上空腾起，也宣告着绞肉机一般的二战即将落下帷幕。奥本海默犹如将火种带到人间的普罗米修斯，可是对人性的参悟和对未来的担忧迫使他走向与政府相悖的道路。更可悲的是，凡人钟情的物欲也将一世天才裹挟至炼狱之中，永世燃烧……