渐渐习惯了现代生活的美国队长史蒂夫·罗杰斯（克里斯·埃文斯ChrisEvans饰），在一次行动后隐隐嗅到神盾局内部所弥漫出来的凶险气味。而当得知神盾局正秘密进行的“洞察计划”后，他更为此感到愤怒。某天，神盾局指挥官尼克-法瑞（塞缪尔·杰克逊SamuelL.Jackson饰）遭到一群武装分子袭击，他拼尽全力将一支U盘交到美国队长手中，这里面藏着该局二战以来最重要且最可怕的秘密。在此之后，美国队长因涉嫌杀害尼克而遭到前局长亚历山大·皮尔斯（罗伯特·雷德福/RobertRedford饰）的通缉和追杀，逃亡中他得到黑寡妇（斯嘉丽·约翰逊ScarlettJohansson饰）和退伍老兵“猎鹰”（安东尼·麦凯AnthonyMackie饰）的帮助。他们必须争分夺秒解开神盾局的秘密，阻止“洞察计划”的施行……

近未来的地球黄沙遍野，小麦、秋葵等基础农作物相继因枯萎病灭绝，人类不再像从前那样仰望星空，放纵想象力和灵感的迸发，而是每日在沙尘暴的肆虐下倒数着所剩不多的光景。在家务农的前NASA宇航员库珀（马修·麦康纳MatthewMcConaughey饰）接连在女儿墨菲（麦肯吉·弗依MackenzieFoy饰）的书房发现奇怪的重力场现象，随即得知在某个未知区域内前NASA成员仍秘密进行一个拯救人类的计划。多年以前土星附近出现神秘虫洞，NASA借机将数名宇航员派遣到遥远的星系寻找适合居住的星球。在布兰德教授（迈克尔·凯恩MichaelCaine饰）的劝说下，库珀忍痛告别了女儿，和其他三名专家教授女儿艾米莉亚·布兰德（安妮·海瑟薇AnneHathaway饰）、罗米利（大卫·吉雅西DavidGyasi饰）、多伊尔（韦斯·本特利WesBentley饰）搭乘宇宙飞船前往目前已知的最有希望的三颗星球考察。他们穿越遥远的星系银河，感受了一小时七年光阴的沧海桑田，窥见了未知星球和黑洞的壮伟与神秘。在浩瀚宇宙的绝望而孤独角落，总有一份超越了时空的笃定情怀将他们紧紧相连……

毕业前的最后一堂哲学课，20名学生被逼参与思想实验。他们由班房跳进核辐射浩劫现场，若未能在防空洞争一席位，器官将瞬即被辐射尘贯穿，痛苦致死。然而，防空洞内的氧气及食物只够10人存活一年。
哲学生以抽签决定身份和技能。为延续人类命脉，他们需运用哲学逻辑，公开咨询并举手投票，选出10位最有价值的人物住进防空洞。聪明人比好人有资格留低？工程师的价值比诗人重要？一票延续一命，要牺牲谁去成就社会？

　　阿拉伯大陆板块的突然移动，引发了强烈的大地震，同时带来了海啸，这样的威力不仅摧毁了附近执行任务的战斗机，甚至掀翻了航空母舰。剧烈的大陆移动也导致天气变得越来越不稳定，尤其是夜幕降临时温度急剧下降，寒冷突然来袭，全球陷入一片恐慌与混乱之中。美国琼斯一家此时正在埃及度假，逢此浩劫的琼斯试图逃往安全的区域，希望有人能帮助他们一家度过此次劫难。地球再次迎来一个新的冰河时代，狮身人面像、金字塔、撒哈拉沙漠都覆盖在皑皑白雪之中。