Em uma Terra alternativa do século XXXI, o aventureiro Peter Quill (Chris Pratt) rouba uma esfera pertencente ao poderoso vilão Ronan, e passa a ser procurado por vários caçadores de recompensas. Para escapar ao perigo, ele une forças com quatro personagens fora do sistema: Groot, uma árvore humanóide (Vin Diesel), a sombria e perigosa Gamora (Zoe Saldana), o texugo rápido no gatilho Rocket Racoon (Bradley Cooper) e o vingativo Drax, o Destruidor (Dave Bautista). Mas Quill descobre que a esfera roubada possui um poder capaz de mudar os rumos do universo, e logo o grupo deverá proteger o objeto para salvar o futuro da galáxia.
