在复仇者联盟众英雄的努力下，于灭霸无限手套事件中化作为灰烬的人们，重新回到了人世间，曾经消失的蜘蛛侠 彼得帕克 也回归到了普通的生活之中，数月后，蜘蛛侠彼得帕克所在的学校举行了欧洲旅游，帕克也在其中， 在欧州威尼斯旅行时，一个巨大无比的水怪袭击了威尼斯，不敌敌人的蜘蛛侠幸得一位自称神秘客的男子搭救才击退敌人，之后 神盾局局长找上正在旅游的彼得帕克并要求其加入神盾局，并安排神秘客协助帕克，神秘客自称来自其他宇宙，并告知一群名为元素众的邪恶势力已经入侵这个宇宙了，为了守护来之不易的和平，蜘蛛侠决定与神秘客联手，然而在神秘客那头罩之中，似乎隐藏着什么不为人知的真相……

为了获得更多的蓝精灵精华，邪恶巫师格格巫（汉克·阿扎利亚 Hank Azaria 饰）制造了两个调皮捣蛋的灰色小精灵韦克茜（克里斯蒂娜·里奇 Christina Ricci 配音）和海库斯（JB·斯穆夫 J.B. Smoove 配音）。可是他无法从灰精灵那里提取精华，为此格格巫派出韦克茜混入大森林，绑架了即将迎来生日的蓝妹妹（凯蒂·派瑞 Katy Perry 配音），希望能从她口中拷问出蓝爸爸（乔纳森·温特斯 Jonathan Winters 配音）将她变蓝的秘密。 为了营救蓝妹妹，蓝爸爸率领笨笨（安东·尤金 Anton Yelchin 配音）、厌厌（乔治·洛佩兹 George Lopez 配音）、浮浮（克里斯蒂娜·里奇 Christina Ricci 配音）重返人类世界，并在他们人类朋友的帮助下，展开了蓝妹妹的营救行动……