拥有超凡记忆力的亚力克斯•布朗在心理咨询时袭击医生，因此被击晕过去，然而醒来后的亚力克斯却发现自己并不在医院，而身处某神秘基地。惊慌失措的亚力克斯在食堂遇到杀手露比，并挟持露比以引黑尔将军。
黑尔将军想把亚力克斯招募进自己的团队，以便获取亚力克斯脑海里的资料，但亚力克斯却严词拒绝，表示与政府同流合污还不如死亡。然而露比却在私底下把事情真相全部告诉亚力克斯，亚力克斯因此才同意留下来。
埃琳娜双臂被割，卧病在床，迈克在埃琳娜身边一直安慰她，科尔森表示菲兹可以帮埃琳娜装上机械手臂，然而目前灯塔缺乏零件，机械臂计划只能搁置一旁，而迈克调侃只要埃琳娜的灵魂还在，仍然会爱她一辈子。
菲兹向科尔森汇报，用来关闭裂缝的装置不能维持很长时间，若要永久关闭裂缝，则需要更多的重力鎓，然而重力鎓在这个时代已经很久没出现过了，最后一次出现则是在已经解体的赛博科技实验室，且实验室里的科学家在过去两年内都已经死了，但黛西却认为这些科学家只是隐姓埋名罢了，要找到重力鎓，只需找到帮助科学家藏起来的莫里•雅各布森，即可找到剩余的重力鎓。
科尔森与黛西毫不费劲就找到莫里，但莫里却掏枪反抗且企图驾车逃跑，在半路拦截的迈克却发现莫里是多年前的老同学。回到和风号飞船后，迈克向大家介绍莫里，原来莫里和迈克是大学时候的同学，两人关系甚好，亲密无间。
莫里承认自己为赛博科技的科学家们伪造了死亡记录，经过特工们的解释后，莫里交出一名科学家的位置。迈克与莫里找到这位科学家，一番询问后，得知载有重力鎓的货船在海上经历了暴风雨，已经沉入海底，然而无论特工们怎么在海底搜寻，也无法找到这艘货船，
在仓库搜查食物的迪克遇到自己的母亲幻象，伤感的迪克正和幻象母亲交谈时，幻象克里人突然出现并开始攻击迪克，一番决斗后，迪克成功战胜幻象克里人。赶来的西蒙斯询问情况时，无意间却启发迪克，迪克急忙告诉菲兹，重力鎓通电之后，极有可能把货船带到了天上，而非沉到海底。
果不其然，特工们在天上找到了遗失的货船。经过一番搜索后，特工们在船舱内发现漂浮在半空中的重力鎓，然而如果直接拿走重力鎓，整艘货船会失去浮力而开始下坠。对重力鎓富有经验的迪克提议，只要用塑料箱子，且在不触碰重力鎓的情况下便可带离货船，但特工们只有九十秒的时间逃离货船。
迈克用塑料箱子把重力鎓装上后，在货船内沉睡的黑尔将军的机器人却被唤醒，开始攻击众人，但在迈克的掩护下，特工们成功逃离货船，安全回到灯塔，而迈克不单把重力鎓从货船带回灯塔，甚至把其中一位机器人拖回灯塔，用以制造埃琳娜的机械臂。
迪克正打算通知西蒙斯，却无意间听到西蒙斯正在说一句迪克外婆经常说的一句名言，迪克意识到西蒙斯和菲兹与自己有血缘关系。
巨石爆炸而产生的恐惧裂缝虽被暂时关闭，然而若要永久关闭裂缝，则需要把新搜集回来的重力鎓压缩并放入新装置内，但由于技术与知识限制，无论菲兹怎么尝试，也无法压缩重力鎓。挠破头皮的菲兹正与西蒙斯闲聊时，幻象宇航员突然出现并开始袭击，菲兹意识到裂缝又开始扩散，需要尽快把裂缝永久关闭。
特工们进行一次小会议后，菲兹决定先去搜索有关重力鎓的研究记录，而与此同时，科尔森成功追踪到黑尔将军的手机信号，并连车带人把黑尔将军捉回和风号飞船内。得知消息后的迪克去通知正在工作的菲兹，却被菲兹击晕在地。
科尔森前去审问黑尔将军，但黑尔将军却表示自己早就知道特工们的计划，并让钢力士克里尔带着炸弹躲在车内。黑尔将军邀请科尔森到自己的基地去查看事情的真相，走投无路的科尔森只得答应黑尔将军的邀请。
黑尔将军私底下来到一间密室内，一位神秘人出现并认为黑尔将军已经失败，黑尔将军解释自己已经走到最关键的一步，成功触手可及，而在神秘人离开时，两人齐呼“九头蛇万岁”。
找不到有关重力鎓文件的菲兹开始向黛西抱怨，然而地下楼层的监控摄像头却突然故障，黛西只好亲自下去维修，独自留在监控室的菲兹还在思考问题时遇到幻象菲兹，两人一番争执，这时一声枪声从医疗室传来，菲兹只好离开幻象，前去医疗室支援。
菲兹赶到医疗室时，前来袭击的机器人已经被摧毁，而迈克也因此负伤，菲兹解释机器人是由幻象菲兹修复并编程的，西蒙斯认为当务之急乃把幻象菲兹关起来，而菲兹突然想起黛西还在维修摄像头，于是急忙前去寻找黛西。
未等菲兹赶到，在地下楼层维修摄像头的黛西被机器人击晕，昏迷的黛西醒来后发现自己已经被幻象菲兹绑在床上，黛西以为幻象菲兹要置她于死地，但幻象菲兹却表示自己只是想帮助黛西恢复异能，这样黛西的超能力就可以用来关闭裂缝。
幻象菲兹正要移除黛西的异能抑制器时，菲兹赶到并与幻象菲兹发生争吵，而此时西蒙斯也来到现场，但西蒙斯却惊奇地发现只有菲兹一人站在原地自言自语。此时菲兹也逐渐清醒，意识到其实并没有幻象菲兹的存在，之前发生的一切都是因为自己精神分裂的所作所为。而无论西蒙斯怎么劝导，清醒过来的菲兹也依然一意孤行，强制把黛西异能抑制器取下。
黛西的超能力恢复后，在菲兹的指引下，把重力鎓成功压缩到装置里，新的重力鎓装置成功把裂缝完全关闭。此事完结后，菲兹自觉地把自己关在封闭房间内，西蒙斯过去看望菲兹，但菲兹却依然认为自己精神分裂时做出的行为是正确的。迪克找到心灰意冷的西蒙斯，并向西蒙斯坦白自己与菲兹夫妇的关系。
在二十八年前，黑尔还是九头蛇组织内的一名学生。毕业前最后一次集会上，一名非常有名气的导师丹尼尔•怀特霍尔表示自从美国队长的成功后，九头蛇就不断在研究新的改造人计划，且已经接近成功，而当丹尼尔提出有何物质可以用作改造人体时，只有黑尔的回答令导师满意，然而黑尔的回答却让一位名叫斯特拉克的同学怀恨在心。
课下，当黑尔在健身时，斯特拉克让手下喽啰去干扰黑尔，气愤的黑尔与斯塔拉克在地上厮打起来。隔天的毕业分配上，每位同学都得知自己的未来去向，唯独黑尔被冷落一旁，导师丹尼尔找到黑尔，让黑尔不必担心之前发生的斗殴，因为黑尔的唯一任务便是接受人工授精，为九头蛇孕育下一代人才，走投无路的黑尔只能屈服。
许多年后，黑尔将军的女儿露比早已是班上的头等学生，成绩优异且武功高强。黑尔将军在前去执行任务时，从费舍尔处得知在在地下室有一装置能与外星人联系，但未等黑尔了解更多有关这装置的内容，费舍尔就在士兵面前自杀了。回到学校的黑尔发现露比正与导师争吵，看不下的黑尔便把这位导师杀死。
被神盾局救下的吉迪恩•马利克在医院里修养，但黑尔将军动用关系后把马利克转移到九头蛇的基地内。黑尔将军不断想策反马利克，甚至把神秘装置全盘展示，但马利克不为所动，坚信神盾局会来拯救他，黑尔将军也只能暂时放弃马利克。
科尔森被黑尔将军带到九头蛇基地，醒来后的科尔森简单就餐后，黑尔将军便把科尔森带到那个能联络外星人的神秘装置前，并向科尔森介绍装置那头的外星人是一个多种族联盟。虽然科尔森不愿与外星人联系，但在士兵的威胁下，科尔森只能跟随着黑尔将军通过装置来到另一世界，与多种族联盟见面。多种族联盟向科尔森表示地球即将受到外星舰队的袭击，但只要地球人向多种族联盟提供重力鎓和异人，便可免受毁灭。
回到地球后，黑尔将军认为地球人其实并不需要与多种族联盟合作，前提是科尔森把黛西交出来，并让黛西参与到改造人计划中，成为“世界毁灭者”，科尔森一听这主意便惊慌失措，并把先前在未来遇到克里人的事情告诉给黑尔将军，企图让黑尔收手，但黑尔不但不听，反而再次把科尔森囚禁起来。
自从科尔森被黑尔将军带走之后，特工们就一直想方设法，试图援救科尔森，但碍于不清楚黑尔将军的计划，也只能在原地踏步，束手无策的梅只能找到被关禁闭的菲兹，想让菲兹搞清黑尔将军的阴谋，但菲兹想要离开禁闭室，气愤的黛西用超能力把菲兹抛在墙上，狠狠地与菲兹争吵一番，黛西一气之下，只能去寻找有预知能力的萝宾。