1873年的美国西部，杰克·洛根（丹尼尔·克雷格 Daniel Craig 饰）突然醒来，发现自己身处荒漠。自己为什么会在这儿，完全不记得了，身上仅有手腕上的一个神秘金属装置。为了找回失去的记忆，杰克回到了小镇上。但是他发现小镇上的居民对他却不怎么友好，而且想要在小镇上呆下去，必须得到伍德罗（哈里森·福特 Harrison Ford 饰）这位小镇开拓者的首肯才行。可是，最恐怖的事情却发生了，几艘诡异的外星飞船突然出现，并用劫掠走了小镇上的很多人。这时，杰克突然触动了手腕上的金属装置，将一艘外星飞船打了下来
在上一集J（威尔·史密斯 Will Smith 饰）重新召回K（汤米·李·琼斯 Tommy Lee Jones 饰）作为搭档之后，时间又过去了许多年，但是外星人对地球的觊觎却一直没有停歇。而且J还了解到了K已经死了四十多年。无论未来如何发展，K都和外星人入侵地球有着千丝万缕的联系。而且这段时间，J了解到是一个叫做鲍里斯（杰梅奈·克莱门特 Jemaine Clement 饰）的外星罪犯在1969年干掉了当时还没有太多经验的K（乔什·布洛林 Josh Brolin 饰）。而在四十多年后，这个鲍里斯就成为了地球
刚刚步入老年的弗兰克（弗兰克·兰格拉 Frank Langella饰）开始有轻微老年痴呆的症状，时常神智混乱，无法与人们进行正常的交流。他的一对儿女亨特（詹姆斯·麦斯登 James Marsden饰）、麦迪森（丽芙·泰勒 Liv Tyler饰）为父亲提供了一个机器人（彼得·萨斯加德 Peter Sarsgaard配音）来照料他的日常生活。弗兰克一开始无法接受这个冷冰冰的机器人，在经历了初期的磨合后，弗兰克发现眼前这个全能机器人不仅细心照料着自己的起居，更会静静地陪在身边，温柔地倾听自己的内心。弗兰克和机器
油嘴滑舌的雇佣兵韦德·威尔森（瑞恩·雷诺兹 Ryan Reynolds 饰）与俏皮可爱的瓦内莎（莫蕾娜·巴卡林 Morena Baccarin 饰）邂逅，但在爱情最美满的时刻，他被诊断患有晚期癌症，留在世上的时间所剩无几。极度绝望之际，他接受了弗朗西斯（艾德·斯克林 Ed Skrein 饰）私人组织的邀请，对其基因做了改造，以谋求体能的突变。在忍受了一系列的残酷折磨后，韦德终于治好了癌症，蜕变成拥有不死之身的超级战士，但是代价却是失去了人类的面容。狡猾的弗朗西斯逃之夭夭，而韦德却无法以恐怖的面容去面对女友
