Фильм начинается со сцены, которую показали в пост-титровой сцене «Тор: Рагнарек» - корабль с асгардцами в космосе встречает корабль Таноса, Святилище 2. Локи пытается выторговать у Таноса свою жизнь, предлагая в обмен тессеракт, а Тор и Халк сражаются с Черным орденом, чтобы остальные асгардцы могли спастись.
В итоге они проигрывают, и Тор оказывается в открытом космосе, где сталкивается с командой Стражей Галактики и вместе с Грутом и Ракетой отправляется на поиски нового оружия – топора-громовержца. В некоей «космической кузнице» с помощью Камня бесконечности Тор создает топор, рукоятью которого становится частица Грута (ранее участники съемочной группы «Мстителей: Война бесконечности» намекали, что у Грута в фильме появится новый друг – похоже, им как раз и станет Тор).
Черной Пантере, Черной Вдове и Капитану Америке предстоит защищать от вторжения приспешников Таноса, Черного ордена, Ваканду, где Кэп находится после событий «Первый Мститель: Противостояние», и сражаться с Корвусом Глейвом и его подручными. Шури удается убрать Камень Бесконечности, контролирующий разум, с головы Вижна.
В Санктум Санкторум тоже идет сражение - Кулл Обсидиан и Эбони Мо нападают, а Человек-паук, Доктор Стрэндж и Железный человек дают им отпор, защищая хранящийся в Санктум Санкторум Камень Времени.
В битве с Таносом сходятся члены команды Стражей Галактики – Звездный лорд и Гамора, а помогает им Железный человек.
