Les Men in Black, ou MIB, font partie d'une organisation ultra-secrète créée afin de réguler la présence sur Terre des extraterrestres. Grâce à leur technologie avancée, ils sont virtuellement inexistants, effaçant la mémoire des témoins gênants. L'agent K, après que son partenaire a décidé de mettre un terme à son activité car il se trouve trop vieux, se cherche un nouveau partenaire, qu'il trouve au sein de la police de New York.

Peter Quill est un aventurier traqué par tous les chasseurs de primes pour avoir volé un mystérieux globe convoité par le puissant Ronan, dont les agissements menacent l’univers tout entier. Lorsqu’il découvre le véritable pouvoir de ce globe et la menace qui pèse sur la galaxie, il conclut une alliance fragile avec quatre aliens disparates : Rocket, un raton laveur fin tireur, Groot, un humanoïde semblable à un arbre, l’énigmatique et mortelle Gamora, et Drax le Destructeur, qui ne rêve que de vengeance.