Miles Morales, un adolescent afro-américain et portoricain vit à Brooklyn et s’efforce de s’intégrer dans son nouveau collège à Manhattan. Mais la vie de Miles se complique quand il se fait mordre par une araignée radioactive et se découvre des super-pouvoirs : il est désormais capable d’empoisonner ses adversaires, de se camoufler, de coller littéralement aux murs et aux plafonds ; son ouïe est démultipliée... Dans le même temps, le plus redoutable cerveau criminel de la ville, le Caïd, a mis au point un accélérateur de particules nucléaires capable d’ouvrir un portail sur d’autres univers. Son invention va provoquer l’arrivée de plusieurs autres versions de Spider-Man dans le monde de Mile.

Après leur défaite face au Titan Thanos qui dans le film précédent s'est approprié toutes les pierres du Gant de l'infini , les Avengers et les Gardiens de la Galaxie ayant survécu à son claquement de doigts qui a pulvérisé « la moitié de toute forme de vie dans l'Univers », Captain America, Thor, Bruce Banner, Natasha Romanoff, War Machine, Tony Stark, Nébula et Rocket, vont essayer de trouver une solution pour ramener leurs coéquipiers disparus et vaincre Thanos en se faisant aider par Ronin alias Clint Barton, Captain Marvel et Ant-Man.

Après s’être échoué avec sa commandante et son équipage sur une planète hostile située à 4,2 millions d’années-lumière de la Terre, Buzz l’Eclair tente de ramener tout ce petit monde sain et sauf à la maison. Pour cela, il peut compter sur le soutien d’un groupe de jeunes recrues ambitieuses et sur son adorable chat robot, Sox. Mais l’arrivée du terrible Zurg et de son armée de robots impitoyables ne va pas leur faciliter la tâche, d’autant que ce dernier a un plan bien précis en tête…