在围剿斯克鲁人的战斗中，克里人星际战队成员弗斯（布丽·拉尔森 Brie Larson 饰）不幸成为对方的俘虏。斯克鲁人尝试探究弗斯的记忆，最终发现连弗斯本人都不知道的一段往事，进而也得知名为温迪•劳森博士的女子掌握着他们急于得到的时空引擎。趁对方不备，拥有强大超能力的弗斯摆脱束缚，逃到了代号为C-53的地球，而这里也正是她那段失落的记忆的发生地。未过多久，神盾局探员弗瑞特工（塞缪尔·杰克逊 Samuel L. Jackson 饰）找上门来，而紧随其后的斯克鲁人更是引发了地球人前所未见的大骚动。
一场致命的迷雾摧毁了大部分人类之后，一个神秘的组织正在努力拯救剩余的人类。
故事设定在《废头》世界的1042年前，以机器人“罗宾”作为主角。罗宾原本作为护卫，随同调查队长特里斯前往地下世界调查异常情况。尽管肩负保护特里斯的使命，但调查队却遭到了人工生命体马里甘的邪教组织“吉拉教”的袭击。在压倒性的战力差距下，调查队陷入苦战。然而，在这场激烈的交锋中，他们发现了次元的扭曲，并逐步揭开地下世界隐藏的秘密与异变的真相。
这个世界始终萦绕着一个终极猜想：若彩虹实为穿越时空的未来观测者，人类历史将如何被重写？公元2932年，十岁少年阿尔科身着虹光太空服开启人生首航，却在时空乱流中意外坠入2075年的过去。同龄女孩艾丽斯目睹了这场天降奇遇，这个坚信彩虹藏着宇宙秘密的少女，将帮助迷失时空的"彩 虹之子"踏上惊心动魄的归家之旅……
