Sau chiến công năm 2014, Peter Quill, Gamora, Drax, Rocket và Baby Groot nổi tiếng là những "Vệ binh dải Ngân hà". Ayesha, lãnh đạo của chủng tộc Sovereign, thuê các Vệ binh bảo vệ pin quý khỏi một con quái vật để đổi lấy cô em gái Nebula của Gamora, bị bắt khi tìm cách đánh cắp pin. Sau khi phát hiện Rocket đánh cắp một số pin cho mình, Sovereign tấn công tàu của các Vệ binh với một hạm đội máy bay không người lái. Tàu của đội Vệ binh đáp khẩn cấp một hành tinh gần đó. Một con tàu lạ màu trắng xuất hiện, tiêu diệt những chiếc máy bay không người lái, đáp xuống. Người đàn ông bước ra giới thiệu mình là Ego và người còn lại là hầu cận Mantis. Ego cho biết ông chính là cha Quill, đồng thời mời Gamora và Drax tới hành tinh của ông, trong khi Rocket và Groot ở lại để sửa chữa con tàu và canh chừng Nebula.

Ayesha thuê Yondu Udonta và đội của mình, những người đã bị khai trừ khỏi hội đồng Ravager vì buôn bán trẻ em, để bắt lại các Vệ binh. Họ bắt được Rocket, nhưng khi Yondu đang do dự có nên bắt Quill, người mà ông nuôi dạy từ nhỏ, trung úy Taserface dẫn đầu một cuộc nổi loạn với sự trợ giúp của Nebula. Taserface giam Rocket và Yondu trên tàu và giết những người trung thành với Yondu (trừ Kraglin do không bộc lộ thái độ).

Nebula bỏ đi và tìm cách tấn công Gamora, người mà cô đổ lỗi cho tất cả những đầy đọa bởi cha cô, Thanos. Trong khi bị cầm tù, Rocket và Yondu bắt tay với nhau. Họ cùng với Groot và Kraglin phá hủy con tàu và tiêu diệt toàn bộ kẻ phản bội, nhưng không kịp ngăn Taserface báo cáo cho Sovereign.

Ego cho biết mình là một Celestial đã điều khiển vật chất xung quanh bằng ý thức của mình để hình thành nên hành tinh riêng - vỏ bọc cho cơ thể thật là một bộ não. Ông ta thích đi du hành vũ trụ và khám phá mọi nơi bằng hiện thân hình người, và đã yêu Meredith, mẹ của Quill. Ego đã thuê Yondu để đưa Quill về với ông sau cái chết của Meredith. Nhưng Yondu đã không giao và Ego đã tìm kiếm con trai của mình kể từ khi đó. Và ông đã thành công từ khi biết tin một "người phàm" tay không cầm đá vô cực khá lâu mà vẫn sống. Ông dạy cho Quill cách sử dụng năng lượng của Celestial. Cùng lúc đó, Nebula đến hành tinh của Ego và lại cố gắng giết Gamora, nhưng cả hai phải bắt tay nhau một cách miễn cưỡng khi họ tình cờ phát hiện một hang động chứa đầy hài cốt. Ego tiết lộ cho Quill rằng trong những chuyến du hành của mình, ông đã gieo mỗi hạt giống ở hàng ngàn thế giới để có thể biến chúng thành những một phần của chính mình, nhưng những hạt giống này chỉ có thể được kích hoạt bởi sức mạnh kết hợp của hai Celestial. Để đạt được điều đó, ông đã quan hệ với vô số phụ nữ trên hàng ngàn thế giới và thuê Yondu để thu thập các đứa bé, nhưng tất cả trước Quill đều bị giết khi chúng không mang gen của Celestial. Dưới ảnh hưởng bởi sức mạnh và sự dụ dỗ của Ego, Quill vô tình giúp Ego kích hoạt hạt giống trên mọi hành tinh. Nhưng khi Ego thú nhận đã đặt khối u vào não Meredith chỉ để tập trung vào âm mưu của ông ta, Quill tỉnh ngộ và tức giận chống lại bố mình, nhưng sớm bị Ego khống chế.

Mantis, người hầu cận ngây thơ của Ego, tới lúc này mới nhận thức sự việc và cảnh báo Drax, Gamora và Nebula về âm mưu của Ego. Trên đường đi, Rocket và Groot cũng được Yondu kể chuyện này. Các Vệ binh được tái hợp nhằm tìm cách tiếp cận bộ não Ego ở lõi của hành tinh và chống lại các máy bay không người lái của Sovereign. Rocket làm một quả bom bằng cách sử dụng pin bị đánh cắp, mà Groot đặt vào não của Ego. Quill chiến đấu với Ego với sức mạnh của một Celestial mới để giúp những Vệ binh khác và Mantis trốn thoát. Bom phát nổ đã giết chết Ego, làm tan rã hành tinh và sức mạnh Celestial của Quill cũng tan biến. Vì mặt nạ của Quill bị phá hủy trong trận chiến nên Yondu nhường bộ đồ không gian của mình để cứu Quill. Đến đây, anh hiểu ra rằng Yondu mới là "bố" thực sự của mình. Sau khi hòa giải với Gamora, Nebula rời khỏi và vẫn đi truy nã Thanos. Các Vệ binh tổ chức một tang lễ cho Yondu, có sự tham dự của hàng chục tàu Ravager, đã thừa nhận sự hy sinh của Yondu và chấp nhận ông trở lại là một Ravager.

Trong một loạt các cảnh after-credits, Kraglin giữ lại mũi tên của Yondu và học cách điều khiển nó, nhưng vô tình đâm trúng Drax; nhà lãnh đạo Ravager Stakar Ogord đoàn tụ với các đồng đội cũ; Groot bắt đầu phát triển trở lại kích thước bình thường, thể hiện hành vi của một thiếu niên điển hình trong quá trình này; Ayesha tạo ra một sinh vật nhân tạo mới với kế hoạch tiêu diệt nhóm Vệ binh, đặt tên là Adam Warlock.