在這個繁忙的都市，隱藏在這里的人們，他們中間有一些怪物，同時也有些拯救世界的英雄。神盾局是一個秘密的特工組織，它的成立是為了保護正常世界人們與超然世界之間的關系，保護人們的正義之師，讓人們重新認識和適應這個新的世界。

紐約之戰死而復生的庫爾森特工組織一些能力強悍的特工，如冷靜機智的特工梅，專門設計各種高科技武器物理學的菲茲特工，生物學家高科技武器設計者西蒙斯特工，身手矯健的獨行俠沃德特工，成立一個特殊小組來調查一個叫做漲潮的神秘組織。在他的記憶中，曾經死去的幾秒鐘，是在一個叫做大溪地的美麗地方，可是似乎事實并非如此，有些他不知道的東西被隱藏著。

在一次大爆炸中，一個叫做皮特森的超能力者為了救人暴露了自己的能力，他的手臂上有個“蜈蚣”樣子的能量供應器，實際上他也是個可控炸彈。斯凱是一個黑客高手，她對超能力的皮特森很感興趣，意外黑進了神盾局，同時發的帖子正好與漲潮組織的秘密標簽一致，被庫爾森他們抓來調查。

皮特森著急了，有人發現了他，他趕緊向博士求救但是沒有效果，在失去工作等多重壓力之下，皮特森的能量越來越不受控制，神盾局希望能夠及時找到并救他。斯凱也希望可以幫助他，運用音頻技術，菲茲利用物理高科技，還原了爆炸前的畫面，原來爆炸是從人身體里面發出的。庫爾森想要找到可以救邁克的方法，幾個小時后邁克的身體就會爆炸，斯凱被邁克劫走了，斯凱用黑客告訴了庫爾森她的位置。終于，在皮特森不受控制爆炸前，庫爾森他們將他制服。在這件事上，庫爾森發現斯凱是個人才，想招賢納士。

斯凱進入了神盾局，成為了他們的一份子，但是剛進來斯凱有各種的不適與反對的聲音，因為斯凱曾經是漲潮的一份子并黑進他們的系統。

庫爾森他們在調查一種來源不明的神秘物件，除了知道這東西代號0-8-4之外，他們對它一無所知，故而他們前去秘魯找尋線索。

庫爾森帶著他的團隊見到了一個古老建筑中的裝備0-8-4，并且有1500多年的歷史，一只反對組織對他們展開激烈槍戰，在庫爾森的前任女友卡密拉的手下幫助他們逃脫，他們帶著裝備好不容易來到了飛機上。

在萬米高空中，卡密拉的手下突然發難以菲茲的生命威脅抓捕了他們，卡密拉與庫爾森交談中，曖昧的氛圍，主動的感覺，讓庫爾森突然發現不對勁，但是為時已晚。

原來卡密拉代表秘魯政府，她們也想要這個設備，他們知道這個設備是武器，他們想要用這個設備來對抗反叛勢力，所以要對庫爾森下手。但是機智的特工哪是這么容易被抓起來的，梅是原來神話“騎士”的一員，她的能力嚇傻了菲茲斯凱他們，終于發揮團隊精神和無畏精神，他們打開了一個突破口解開了繩子，并且運用0-8-4發出射線打穿飛機艙打破了一個洞，強大的氣流把卡密拉的手下卷走，在激烈的打斗中，卡密拉也要被卷走，庫爾森還念舊情，緊緊抓住了卡密拉的手，斯凱發揮聰明才智及時打開了忌酒充氣船堵住了飛機上的洞，救了將要被卷走的沃德，終于庫爾森他們成功自救。

一切安靜下來，庫爾森他們要把裝置放在安全地帶，卡密拉被扣押在神盾局扣留處，庫爾森希望秘魯政府會出面交涉，這樣卡密拉才不會有很久的牢獄之災。庫爾森的特工在這一過程中，也慢慢接受了斯凱，斯凱成為了外勤特工，夕陽西下，整個團隊看著0-8-4被發射進入太空，就這時候漲潮組織發給斯凱短信告知情況。

一輛紅色級別的卡車和兩輛保護車在公路上馳騁，但是不明白的是，汽車被不明物體高空拋棄墜落，沒有人知道劫持的是什么，好像如空氣般看不到摸不著，霍爾博士被綁架劫走。斯凱在沃德的訓練下做著特工應有的訓練，神盾局收到解救計劃，他們前去科羅拉解救。證人特工無法形容是什么東西劫持的，在犯罪現場，他們找到了影響重力的小型儀器，庫爾森覺得這件事不一般，立馬加緊解救的進程，一步步的線索他們查到了伊恩奎恩。

原來，伊恩想要博士建造出來一個大型的重力質子素儀器才來綁架博士，霍爾博士認為這個元素過于危險，但是在奎恩的騙局和這一生努力追求東西的誘惑下，博士還是有些動心。

神盾局想盡辦法也進不去，神盾局不允許被進入而且還有各種國際法規矩，可是斯凱決定身先士卒，并瞬間黑進系統拿到了網絡邀請函，準備只身進去，但是成員們都很擔心斯凱教會她各種格斗技巧和儀器的使用，這點點滴滴的關懷和保護一寸寸的融化斯凱的心。

斯凱盛裝出席，進入奎恩的酒會，想要找到系統，可是卻被奎恩發現，斯凱聰明的假裝出賣神盾局騙過奎恩，成功的解除了奎恩的防御系統。庫爾森和沃德趁機進入奎恩的住宅，沃德去解救斯凱，庫爾森去到實驗室找到博士，發現博士已經被欲望收買，想要啟動儀器。儀器被啟動起來，大地顫動，重力顛倒，庫爾森沒有辦法在千鈞一發之際把博士扔進儀器之中與重力質子素融合在了一起終于使儀器停了下來。庫爾森解救了所有的人，重力質子素被放入了神盾局專門保管機密物品的保管室中，而在空蕩蕩的保管室中的重力質子素中伸出了一只手……