A történet a Bosszúállók című mozifilm utáni időben indul, amikor Phil Coulson (aki túlélte a látszólagos halált) egy kis csapatnyi ügynök élén próbálja kideríteni, hogy mi okozhatja Mike Peterson (J. Richards) emberfeletti képességeit, aki képes túlélni egy épület felrobbanását. Eközben egy "hacktivista" csoport, az úgynevezett "Rising Tide" is képbe kerül, kiknek eltökélt céljuk, hogy kiderítik és nyilvánosságra hoznak minden titkot, amit a kormányok, ügynökségek meg akarnak tartani maguknak. Skye - a Rising Tide tagja - találkozik Peterson-al, hogy figyelmeztesse, hogy a S.H.I.E.L.D a nyomában van....

Coulson és az ügynökök Peruba utaznak, ahol a 0-8-4 kódnevű, ismeretlen eredetű tárgy után nyomoznak, amiről később kiderül, hogy energiaforrásként funkcionál. A csapatot katonák tartóztatják fel, vezetőjük, Camilla Reyes korábban együtt dolgozott Coulson ügynökkel...

Coulson és SHIELD ügynökei versenyt futnak az idővel, hogy megtalálják az elrabolt brilliáns tudóst, Dr. Franklin Hall-t (sztárvendég: Ian Hart).

Coulson csapata egy misztikus mestertolvaj után nyomoz, amikor kiderül, hogy a célpontot olyan kapcsolat fűzi Coulson ügynökhöz, ami tönkreteheti az életét...

A csapat Ázsiába utazik, hogy a nyomára bukkanjanak a lánynak a virágos ruhában, ugyanis ő a kulcs egy fiatal és veszélyes erővel rendelkező férfi megtalálásához... Mindeközben Skye hűsége megoszlani látszik a SHIELD és a Rising Tide között...

Az ügynökök egy olyan gyilkos után nyomoznak, aki áldozatai holttestét a levegőben lebegve hagyja hátra...

Grant és Fitz öngyilkos küldetést kap, és Coulson kétségbeesetten dolgozik a megmentésükön.

A Dark Elves támadását követően Coulson és csapata kapja a feladatot a darabok összeszedésére, melynek során egy olyan különleges tárgyat találnak, amely meg is ölheti valamelyiküket.

Melinda kénytelen szembenézni a múltjával, amikor egy rejtélyes erő fenyegeti a csapatot.

Coulson egy korábbi ellenséget, Mike Petersont, hív a csapat segítségére, hogy legyőzzék a Százlábút, de hamar váratlan veszélyben találják magukat.

A Százlábú kihallgatása során Coulson saját haláláról és titokzatos feltámadásáról is kiderít néhány információt... ám lehet, hogy ez a csapata egy tagjának életébe kerül.

Míg a csapat a SHIELD Akadémián nyomoz, Coulson és Melinda egy nem várt információhoz jut hozzá Skye szüleivel kapcsolatban...

Ian Quinnről kiderül, hogy a Látnoknak dolgozik, ezért a S.H.I.E.L.D. egy vonaton nyomon követi a Cybertek nevű cég titkos csomagját, amit Quinn-nek szállítanak. Ám a csapat lebukik, majd Coulson és Ward kizuhan a vonatról, May leugrik róla, Simmonst pedig kiütik. Egyedül Fitz és Skye követi a csomagot Quinn villájáig, ahol Skye megtudja, hogy a csomag a Látnok irányítása alá vont Mike Peterson – aki megkapja a Deathlok nevet – műlába, majd Skye lebukik és életveszélybe kerül.

Quinn lelőtte Skye-t, aki élet és halál között lebeg. Fitz és Simmons sikeresen kideríti a titkos labor helyét, ahol megmentették Coulson életét. Coulson és Ward bemegy az épületbe, amiben segít Coulson régi barátja, John Garrett valamint annak tanonca, Antoine Triplett. Sietniük kell, mivel beindult az épület önmegsemmisítője, közben Coulson megtudja, hogy miből származik az anyag, amivel megmentették.

A Thor: Sötét világ eseményei alatt megszökött Asgardból Lorelei, aki képes hangjával férfiakat elcsábítani, amivel egy hadsereget akar létrehozni. A csapat segítségére siet Asgardból Lady Sif, akinek személyen problémái is vannak Loreleijel. Hamarosan Lorelei elcsábítja Wardot, aki segítségével előbb el akarja intézni a csapatot.

A csapat további S.H.I.E.L.D. ügynökökkel kiegészülve elindul, hogy levadássza a Látnokot. Ebben segít a Blake ügynök által Deathlokra szerelt nyomkövető, amivel el is jutnak a Látnokig, Thomas Nashig, akit az ingerült Ward lelő. Később Coulson és Skye rájön, hogy Nash valójában nem a Látnok volt, és az igazi látnok egy S.H.I.E.L.D. ügynök. Eközben Fitz rájön, hogy May egy titkos vonalat használ.

A John Garett-tel kiegészült csapat repülőjének útvonalát módosították, és a Tárcsa felé indul. Egy kód megfejtésénél rájönnek, hogy a második világháborúban megsemmisültnek hitt HYDRA végig ott fészkel a S.H.I.E.L.D.-ben, és jó pár ügynök nekik dolgozik. A csapat egy titkos alagúton át próbál rendet teremteni a Tárcsában, ám közben kiderül hogy John Garett az igazi Látnok. Eközben Victoria Hand, a Tárcsa egyik vezetője a megmaradt ügynökökkel megtalálják a laborba szorult Simmonst és Triplettet.

A menekülő csapat egy Fury által hagyott jelet követve menedékre talál egy titkos S.H.I.E.L.D. bázison, Providence-en, amit Eric Koenig ügynök irányít. Eközben Wardról kiderül hogy a HYDRA-nak dolgozik. majd Garett-tel kifosztjál a S.H.I.E.L.D. fegyvertárolóját, a Hűtőt. Csakhogy egy S.H.I.E.L.D.-es anyagokat tároló merevlemezt nem tudnak feltörni, ezért Wardot visszaküldik a csapathoz, hogy Skye-jal feltöresse.

A S.H.I.E.L.D. egy a Hűtőből megszökött különleges erejű fegyenc, Marcus Daniels nyomába ered, ami miatt Coulson újra találkozik régi szerelmével. May elmegy a csapattól, mert úgy érzi hogy Coulson haragszik rá. Eközben Ward megöli Koeniget, amit Skye megtudva rájön hogy Ward egy HYDRA ügynök.

Nyomozás közben a csapat rájön, hogy a Deathlok projekt valójában már a ’90-es évek óta működött, és az első Deathlok maga Garett volt. Ezután arra is rájönnek, hogy Garett haldoklik, és azért kell neki a GH-325 (a Coulsont visszahozó gyógyszer) hogy megmentse magát. Eközben elfogják Fitzet és Simmonst, akiket Garett Warddal akar megöletni.

Miután megkapta a szert, Garett is hasonló erőre tett szert mint a Százlábú katonái. A csapat végső támadást indít ellenük a Cybertek központjában. Fitz és Simmons időközben a tenger mélyén ragadt, ahonnan nagy nehezen kiszabadulnak, amiben segítségükre van a Coulsonhoz tartó Nick Fury is.