2015年下半年
尼达维勒打造的左手无限手套终于完工，灭霸把艾崔的双手铸成了铁疙瘩，还杀光了除艾崔外的所有矮人，灭了尼达维勒几个世纪不灭的中子星之火。艾崔悲痛万分，恼恨神域不来搭救。
乔纳森·潘伯恩到达卡玛泰姬，师从古一法师学习秘法，医治瘫痪之伤，也成了秘法师。
雷神与简和平分手，外界仍旧认为是简踹了索尔。
萝丝琳·普莱斯调任新职位，在更保密的单位处理高级情报清除工作。
珍玛在新星球上度日如年，保持振作，节约用电，用手机记录发现。救援迟迟等不来了，她开始探索这个星球，找水，找食物，亲自打猎，茹毛饮血。
一个月后，她掉进陷阱，被威尔抓到，逐渐得知了他就是2001年“远星计划”送来荒漠星球科研考察的NASA宇航员威尔·丹尼尔斯。
加州圣昆廷州立监狱，减刑三年已满，斯科特·朗重获自由，来接他的是好哥们路易斯。
汉克·皮姆发现了飞贼斯科特·朗的侠盗过去，开始布局，要用一道应用题考他一次。
身有前科，工作难找，为了能见女儿，正常支付抚养费，当爹的也是真拼了，按照路易斯所说，斯科特潜入了那户人家，面对超级保险柜，连破三道机关，开启了柜门，发现没有巨款，只有一身摩托车骑行服。
回来后，好奇的斯科特穿上那套服装耍酷，乱按键时，一下子变成了蚂蚁大小，听到了汉克·皮姆的声音。原来，一切都是老蚁人对他设计好的考验，这套战衣就是老蚁人当年的战衣。
变回正常大小后，斯科特回去归还战衣，结果霍普报警了，他又被关进了牢房。期间，皮姆博士来找他，再谈成为蚁人之事。斯科特接受了，穿上战衣，变身蚁人，骑着蚂蚁飞走了。
翌日醒来，斯科特在老蚁人家了，得知了皮姆粒子和蚁人的历史。皮姆博士答应会帮他正常见到妻女，只要他成为蚁人，潜入公司偷走达伦·克罗斯的黄衫魔战衣（Yellowjacket Suit）。
斯科特答应了，一面跟老蚁人学习蚁人操作，一面跟霍普学习格斗技巧，一面研究皮姆科技公司的地图，制定作战方案。
模拟考试，蚁人来到新复联基地，偷取斯塔克的一件电子设备，由训练状态切换到了实战对敌状态，打败了猎鹰。
克罗斯突然造访皮姆博士的家，发现了端倪，回去后升级了公司的安保系统。
蚁人带领蚂蚁大军从水管系统潜入皮姆科技总部，在所有服务器上都布署了定时炸弹。但在他偷取黄衫魔战衣的时候，被克罗斯将计就计困在了保险罩里，最后用皮姆粒子飞镖破开，冲了出去救人，座驾安东尼被杀了。蚁人大战黄衫魔，把他钉在了捕虫灯上，几乎电死。
谁知，黄衫魔没死透，苏醒后杀到了斯科特的妻女家，蚁人重现了当年黄蜂女的选择，关闭调节器，无限缩小，毁掉黄衫魔战衣，同时杀死了克罗斯；接下来进入亚原子状态，最后进入了量子领域，隐约看到了初代黄蜂女的映像。
在女儿的呼唤下，斯科特·朗绝处逢生，突发奇想用蓝色的皮姆粒子飞镖放入调节器启动变大，回到了正常大小，安全返回现实。
听了斯科特的经历之后，皮姆博士难以置信还能这样操作，忽然意识到妻子珍妮特可能尚在人间，于是重启研究量子领域，设计搭建量子隧道。
汉克·皮姆与女儿霍普的关系缓和了，霍普开始与斯科特渐生情愫。皮姆博士给女儿准备好了一套新战衣——二代黄蜂女。
纽约皇后区，彼得·帕克中城高中在读，被一只基因改造过的超级蜘蛛咬伤，有了蜘蛛一样的超能力，成为邻家蜘蛛侠。
卡玛泰姬至圣所总部，卡西利亚斯教授学生非常严苛，他越来越发现古一法师辜负了他，没有让他在妻儿病逝中找到生活下去的意义，更没有传授一种方式可以让他为妻儿招魂重聚。
卡西利亚斯幻灭了，开始自己查资料找答案，终于在古一法师的私人藏书中看到了《时间神书》（Book of Cagliostro），里面记载了与黑暗维度多玛姆交流的方法，那是一个超越了时间的维度，能在那里的话，人皆不朽，于是他痴迷上了联通黑暗维度的仪式，甚至纠集几名至圣所徒弟，成立了“狂热分子帮”（Zealots），宣称古一法师私藏高深秘法，不分享给大家。
卡西利亚斯反出了至圣所，但为了拿回《时间神书》中与黑暗次元交流的禁忌仪式的书页，再度闯入至圣所藏经阁，斩首了管理员。古一法师前来阻止，发动镜像维度对战，还是失败了，卡西利亚斯开传送门直接去到了伦敦。
乔纳森·潘伯恩学习秘法能让手脚恢复如初了，也决定离开了至圣所，退出了秘法师交流群。
被困三个月后，珍玛误入万人坑，捡回来一个六分仪，还险些在风暴中遭遇那个邪恶灵体——蜂巢。珍玛计算出了传送门下一次开在什么地方。他们步行前往，但是蜂巢邪灵制造出沙暴和大裂谷，让他们错过了传送门。珍玛眼见希望破灭，深受打击，在威尔安慰下，才挺过难关。
美国总统马修·埃利斯下令成立“先进威胁处理部队”（ACTU），由萝丝琳·普莱斯（Rosalind Price）全权负责，ACTU取代神盾局的职能，专门抓捕安置海洋污染产生的新异人。
空中巴士（Bus）被九头蛇击毁后，神盾局启用了新的空中指挥部“和风一号”（Zephyr One），由菲兹设计，像是一架超级昆式战机。后面改装之后，还能穿越时间。2020年，“和风一号”退役，“和风三号”上线，最后是由黛西、苏萨和寇拉驾驶进入了宇宙深空执行任务。
珍玛失踪的这几个月来，菲兹不断调查历史上出现过的黑石的线索，甚至进黑市，与恐怖分子交易，却没有实质性进展。这天，菲兹暴躁起来，直接暴打黑石，幸亏被救出来早，不然下一秒也被黑水吸走了。但是，这次发现了一些砂砾，邀请神域潜伏者艾利叶·蓝道夫一起参详黑石，研究传送规律。无巧不成书，蓝道夫提到了英格兰的格洛斯特郡古堡竟开启过传送门。
世上出现了一个专门猎杀异人的怪物，这让寇森等人一时摸不着头绪，跟踪林肯·坎贝尔时，与异人的克星“鞭笞”（Lash）遭遇，恶战一场。鞭笞是异人，却专杀异人，而且对异人的异能完全免疫。
格兰特·沃德抓获九头蛇斯特拉克男爵的独子沃纳，各种调教，被激怒的沃纳才像九头蛇人。
和风一号把黑色巨石运到古堡，放入设施，启动机器，黑石短暂开启了传送门，菲兹发射了一发信号弹。被困半年之久的珍玛与威尔看日出时，看到了信号弹，二人跑向信号弹，邪灵蜂巢再次发动沙暴。黛西被传送门开启后震动的次声波快震聋了，勉力支撑传送门开启，菲兹跳进了传送门，去到了对面沙暴里，威尔阻挡住蜂巢，珍玛被菲兹救回来了地球，黑石也耗尽了。
这几个月，梅一直休假，陪着老父亲威廉·梅。杭特为给芭比出气，邀请梅一起追杀沃德，他们一起过关斩将，杭特决定黑市拳打通关才能见到沃德，为此他杀疯了。
ACTU开始追捕电男林肯，被神盾局黛西所救，但萝丝琳以暴露黛西为要挟，寇森把林肯交给ACTU。寇森争取到神盾局与ACTU合作，黛西可以帮林肯治伤，寇森也与萝丝琳梅开二度春。
沃纳按照沃德命令，报班潜伏，成了卡尔弗大学加纳教授的学生，
珍玛回来后，心事重重，不断研究黑石剩的碎片，因为必须回去救威尔。菲兹决定帮助珍玛。
异人不明被杀，分身女阿丽莎幸亏有分身才逃过一劫，大难不死，必有下回。黛西、麦克奉命追踪，被鞭笞袭击，怪物却没有伤害她，而是离开了，隐约变成了一个人的样子。异人不可逆形，鞭笞很特别。
杭特终于见到沃德，梅担心杭特也赶到了，二人与沃德对峙。沃德用随时让潜伏卧底刺杀加纳为要挟，让自己离开，结果刺杀现场混乱一片，加纳变成鞭笞，干掉了杀手，破坏现场。沃纳趁机溜走了，去投奔另一个九头蛇大佬吉迪恩·马利克，很快被沃德副手绑架了，进行折磨。
寇森把杭特换下来，让梅带着芭比负责刺杀沃德。寇森的主要任务是施展美男计拿下了萝丝琳，跟着来到了ACTU总部，看到了所有被抓的异人都被休眠了，萝丝琳希望通过保护性研究异人可以攻克人类癌症，她老公就是死于此顽疾。
梅和芭比赶到，及时从沃德手里解救了被折磨得奄奄一息的沃纳，得知了那天的刺杀真相，加纳就是鞭笞，鞭笞就是加纳。
梅回来后调查加纳的出行记录发现与鞭笞的出没完全匹配，不由得她不信。她马上去拦截加纳，却被打晕关了起来。神盾局和ACTU赶到交战，最后将鞭笞关进了隔离舱。萝丝琳把鞭笞带走了，承诺治好。经此一役，林肯自愿加入了神盾局。
芭比、杭特奉命按照鞭笞的坐标潜入基地，发现ACTU并不是研制异人解药，而是用鱼肝油制造新异人，与被抓异人组成战士编队。寇森与萝丝琳摊牌了，质问她为何欺骗自己。萝丝琳也被蒙在鼓里了，原来一切都是吉迪恩·马利克在幕后操盘，从远星计划喂食，到寻找黑石规律，再到抓捕异人，整编超能军团，都是为了迎回遥远星球上的远古异人，九头蛇之神，蜂巢。
猎鹰山姆四处打听会变小的男人。斯科特到前妻麦琪家共进晚餐，凯茜饲喂一只大蚂蚁。
沃德拷问马利克的手下，得知了斯特拉克男爵的藏宝库，盗宝时遇到了马利克，得知了九头蛇的历史。黑色巨石虽然耗尽了，但斯特拉克事先从巨石上切出了五块小黑石，现在马利克都集齐了，是时候该请神归来了。（《神盾局特工》第3季，第1集至第8集）
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