安蒂（查理兹·塞隆 饰）与不死军团再度集结，展现前所未有的使命感，誓死保护全世界。布克（马提亚斯·修奈尔 饰）背叛后流亡在外，而琼（吴青芸 饰）逃离水牢后怀恨在心。安蒂发现自己失去了不死之身，除了努力面对事实之外，还要想尽办法抵抗神秘的势力，不让自己数千年来的努力付诸流水。安蒂、奈尔、乔、尼基和詹姆斯·科普利联手寻求老友杜亚的协助，盼他解开不死之身的谜团。

　　被恶德男友强迫帮人送货的年轻女子露西（斯嘉丽·约翰逊ScarlettJohansson饰），遭遇了穷凶恶极的黑帮头目张先生（崔岷植饰）一伙。她连同三个男人被张先生在腹部缝入了代号为CPH4的神秘药品，以此将药品偷偷带入不同国家。在台北盘桓期间，露西遭到恶男暴打，以致药品破裂进入血液之中。谁知令人难以置信的事情就此发生，药品激发了露西大脑的潜力，令人脑中约90%的神经元相继苏醒。伴随着身体的飞快进化，露西掌握了越来越多人们所谓的超能力。她清楚地了解到CPH4所拥有的强大威力，于是想方设法要阻止其他三袋药品落入张先生一伙手中。
　　期间她试图与大脑研究方面的资深教授塞缪尔·诺曼（摩根·弗里曼MorganFreeman饰）取得联系，在后者的见证下，露西将迎来大脑100%苏醒的历史性时刻……