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BrieLarson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SamuelL.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。在这一过程中，弗瑞特工意识

二十世纪70年代，旧金山出现了一个自称“十二宫”的杀人狂，杀人后，向媒体寄一封信，留下密码、线索，向警方挑衅，多次的阴差阳错使案件陷入僵局，警方渐渐束手无策。连环杀人案件也引起了《旧金山纪事报》的记者罗伯特（杰克•格兰恩哈尔饰）和保罗（小罗伯特•唐尼饰）的注意，他们在警察大卫（马克•普法洛饰）的帮助下，开始调查这一系列的连环凶杀案件，在和“十二宫”杀手斗志斗勇的同时，他们个人的生活也面临了极大的挑战。

内向沉稳的约尔•巴瑞斯（金•凯瑞饰）在一次聚会中认识了率真随性的克莱门汀•克罗斯基（凯特•温丝莱特饰），二人成为情侣。和普通的情侣一样，他们的日子也在甜蜜和争吵中度过。2004年情人节前夕，当约尔精心准备好礼物，为不久前一次争吵找到克莱门汀道歉时，他惊讶地发现，克莱门汀根本都不记得他了。原来冲动的克莱门汀受不了二人交往中争吵的痛苦，到“忘情诊所”，把关于约尔的记忆删除得一干二净。约尔无法原谅克莱门汀的任性，也无法忍受失去她的痛苦，所以他也到了“忘情诊所”，请求医生霍华德博士（汤姆•维尔金森饰）消除关于克莱

卡姆（马克·鲁法洛MarkRuffalo饰）爱上了充满了异域风情的女子玛姬（佐伊·索尔达娜ZoeSaldana饰），两人顺利的走到了一起携手步入婚姻的殿堂，没过多久，玛姬就生下了两个可爱的孩子菲斯（阿什莉·奥夫德海德AshleyAufderheide饰）与穆瑞（凯尔·杜拉KeirDullea饰），然而，此时卡姆却因为患上了躁郁症而无法外出工作，家里的经济状况一落千丈。某日，玛姬得到了一个赚取奖学金的机会，她决定前往哥伦比亚大学学习，以获得工商管理硕士学学位，这个学位能够给她的家庭带来一笔不菲的收入，但与此