某日，大卫（乔尼·维斯顿 Jonny Weston 饰）在阁楼里找到了身为科学家的父亲留下的遗物——一台摄像机和一套图纸，让大卫感到震惊的是，这套图纸的内容竟然和如何制造一台时光机器有关。叫来了妹妹克里斯蒂娜（维吉尼亚·加德纳 Virginia Gardner 饰）、好友坤恩（山姆·勒纳 Sam Lerner 饰）和亚当（艾伦·伊万格力斯塔 Allen Evangelista 饰），以及暗恋的女孩杰西（索菲亚·布莱克-德埃利亚 Sofia Black-D'Elia 饰），一行五人用过努力竟然真的制造出了时间机器。
　　使用时间机器，大卫和好友们频繁的回到过去，弥补了生命中大大小小的遗憾，也实现了心目里各式各样的幻想，但随着时间的推移，大卫发现，他们的所作所为有可能导致地球大爆炸。

　　A Native American grandmother who lives very simply alone in the desert actually inhabits a world that her half-Hispanic grandson and an aging white magician are surprised to rediscover.

　　A geneticist wakes up from an accident with only fragments of his memory is forced to relearn who he is via his twin brother. But as he digs deeper, he discovers he might not be who he thought at all.

　　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 Chris Evans 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 Samuel L. 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/Robert Redford 饰）的通缉和追杀，逃亡中他得到黑寡妇（斯嘉丽·约翰逊 Scarlett Johansson 饰）和退伍老兵“猎鹰”（安东尼·麦凯 Anthony Mackie 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……