Ralph, o mais famoso vilão dos videogames, e Vanellope, sua companheira atrapalhada, iniciam mais uma arriscada aventura. Após a gloriosa vitória no Fliperama Litwak, a dupla viaja para a world wide web, no universo expansivo e desconhecido da internet. Dessa vez, a missão é achar uma peça reserva para salvar o videogame Corrida Doce, de Vanellope. Para isso, eles contam com a ajuda dos "cidadãos da Internet" e de Yess, a alma por trás do "Buzzztube", um famoso website que dita tendências.
Em uma missão para proteger a Terra, um deteriorado Bumblebee é achado e consertado por uma adolescente chamada Charlie. Agora eles se juntam para salvar o planeta dos diabólicos Decepticons.
Carol Danvers (Brie Larson) é uma ex-agente da Força Aérea norte-americana, que, sem se lembrar de sua vida na Terra, é recrutada pelos Kree para fazer parte de seu exército de elite. Inimiga declarada dos Skrull, ela acaba voltando ao seu planeta de origem para impedir uma invasão dos metaformos, e assim vai acabar descobrindo a verdade sobre si, com a ajuda do agente Nick Fury (Samuel L. Jackson) e da gata Goose.