Agent Phil Coulson zbiera grupę oddanych i wyselekcjonowanych agentów do pracy w światowej organizacji, znanej jako T.A.R.C.Z.A, a ich pierwszym zadaniem jest wyśledzenie zwykłego człowieka, posiadającego niezwykłe moce, których użycie może okazać się katastrofalne w skutkach.

Coulson i jego agenci jadą do Peru, w celu zbadania obiektu o nieznanym pochodzeniu, określanego kodem 0-8-4. Jednakże gdy Coulson wpada na komendant Camillę Reyes, na wysokości dziewięciu tysięcy metrów sypią się nie tylko iskry.

Gdy zostaje porwany genialny naukowiec, dr Franklin Hall, agent Coulson i jego współpracownicy muszą ścigać się z czasem, aby go zlokalizować. Ich jedyną szansą jest Skye, co sprawia, że zespół pracuje ponad siły, gdy plan wywraca się do góry nogami.

Agent Coulson i zespół T.A.R.C.Z.Y starają się wyśledzić tajemniczą kobietę, która własnoręcznie dokonała wielu bardzo ryzykownych kradzieży. Jednak gdy zostaje ujawniona jej tożsamość, kłopotliwa tajemnica może zrujnować Coulsona.

Gdy pojawiają się unoszące się w powietrzu ciała, Coulson i agenci T.A.R.C.Z.Y. muszą wytropić nieuchwytnego zabójcę. Nikt nie jest bezpieczny – nawet członkowie zespołu.

Przed zespołem Coulsona zostają utajnione niebezpieczne tajemnice, a on stara się przełamać system, aby ratować Warda i Fitza, gdy ci zostają wysłani z tajną misją na poziomie ósmym, która może skończyć się tragedią.

W następstwie wydarzeń ukazanych w filmie fabularnym "Thor: Mroczny świat", Coulson i agenci T.A.R.C.Z.Y. zbierają pozostałości po obcych, a jedna z nich zagraża zniszczeniem jednego z członków zespołu.

Coulson i jego zespół prześladowani są przez tajemniczą siłę, która grozi zniszczeniem ich wszystkich i jedynie tajemnica z przeszłości May może ich uratować.

Coulson przenosi wojnę z powrotem do Stonogi, tym razem sprowadzając Mike’a Petersona w ramach wsparcia. Gdy zbliżają się coraz bardziej do prawdy, ujawnione zostają zaskakujące tajemnice, a niespodziewany zwrot zagraża zespołowi.

Coulson odkrywa istotną informację na temat tajemnicy swojej śmierci, ale gdy Stonoga żąda krwi, wiedza ta może kosztować życie jednego z agentów.

Coulson i May odkrywają zaskakującą informację na temat przeszłości Skye, podczas gdy zespół wmieszany zostaje w burzę w Akademii T.A.R.C.Z.Y.

Podążając śladem Jasnowidza, Coulson i jego zespół wchodzą na pokład tajemniczego pociągu, który wydaje się zmierzać ku oczywistej zagładzie.

Coulson postanawia zaatakować, aby ratować Skye, zatrudniając do pomocy byłego dowódcę Warda, Johna Garretta (Bill Paxton), i odkrywając przy okazji szokującą prawdę na temat własnego życia oraz T.A.R.C.Z.Y.

Gdy Coulson i jego zespół zostają zaatakowani przez Lorelei, morderczą uwodzicielkę, która uciekła z Asgardu, ukochana Thora, Lady Sif, jej odwieczna nemezis, wkracza do akcji starając się ich uratować.

Agenci Garret (Bill Paxton) i Triplett powracają, aby pomóc zespołowi Coulsona w wytropieniu nikczemnego wroga T.A.R.C.Z.Y. – Jasnowidza. Ale czy Deathlok zniszczy ich wszystkich, by chronić tożsamość swojego pana?

Coulson i jego zespół znajdują się w sytuacji, gdzie nie mogą nikomu zaufać, tylko po to, by się przekonać, że utknęli ze zdrajcą w swoich własnych szeregach.

Mając pułkownika Glenna Talbota na swoim tropie, Coulson i jego zespół szukają schronienia w ostatnim miejscu, w którym ktokolwiek mógłby ich szukać, gdzie zaczynają odkrywać najbardziej niebezpieczne tajemnice T.A.R.C.Z.Y. – tajemnice, które mogą zniszczyć ich wszystkich.

Mając cały świat wywrócony do góry nogami, Coulson ściga się z czasem, by ratować życie swojej jedynej prawdziwej miłości, w miarę jak tajemnica wiolonczelistki zostaje w końcu wyjaśniona.

Gdy już nikomu nie można zaufać, powraca agentka Maria Hill (Cobie Smulders), by udzielić wsparcia Coulsonowi, podczas gdy T.A.R.C.Z.A. ulega zniszczeniu.

Zdrada Warda i szokujące tajemnice HYDRY zostają ujawnione, a zespół Coulsona udaje się pod przykrywką z misją, z której nikt nie wyjdzie bez szwanku.

Zostają ujawnione mroczne tajemnice, w miarę jak Coulson i jego zespół kładą wszystko na szalę, by powstrzymać Garretta i zastępy HYDRY.