1945年，Carter特工带领咆哮突击队攻陷九头蛇基地，缴获一大批不明物品，存档编号为084。现在，084被九头蛇抢走，新任局长Coulson带领新的特工小组，欲从九头蛇手中夺回084（即方尖碑）。 这一集，Coulson的团队遭遇到一名刀枪不入的杀手——Carl Creel，他在接触到某种物质之后身体都会瞬间变成同样的材质。几番恶战之后，方尖碑落入了Creel之手，将被交给九头蛇。

Coulson和他的团队到处遭到追杀，已经快没有立足之地，Coulson索性安排队员们深入火线来拯救所有人的性命。但是Talbot将军、九头蛇和Carl Creel仍穷追不舍，他们是否能逃过此劫？与此同时，一个神秘的医生（Kyle MacLachlan）隐藏了一些危险的秘密，可能彻底毁掉神盾局小组的一名核心成员。

Coulson和他的团队必须抢在九头蛇前面找到危险的超能人Donnie Gill——他拥有强大的冰冻能力。但是Simmons在双方的交火之中陷入困境。

Coulson决心进一步了解神秘的「墙壁符号」，但却给自己惹了麻烦。他唯一信任的人竟然向他发动攻击。是谁？Melinda May！与此同时，神盾局小组的其他成员困在一种极其危险的局势中，只有Fitz能救他们。但他能做到吗？更重要的，他愿意做吗。

Coulson和他的团队将迎接来自HYDRA组织安全主管Bobbi Morse的挑战——这个美丽、性感但极其可怕的女人就是Marvel漫画中的著名人物「百舌鸟」（Mocking Bird）。与此同时，Skye的父亲强迫Raina不惜一切代价让他们父女团聚。

HYDRA组织冒充神盾局攻击联合国，全世界都开始声讨神盾局这个“流氓组织”。与此同时，一个出人意料的敌人给神盾局小组带来了巨大的挑战，难道他们的末日真的到来了吗。

Coulson和他的团队为揭开一个古老的秘密与Hydra组织爆发激烈对峙。Ward绑架了哥哥Christian　　Ward参议员，两兄弟被迫回忆起不堪回首的往事。另一方面，Coulson带着他的团队前往夏威夷执行一项特定的、不同寻常的任务。

神盾局小组抢在Hydra组织之前发现了那座古代城市，但要发现终极秘密需要Coulson团队的一名成员做出重大牺牲。与此同时，May和Skye试图在Whitehall带走Raina之前营救她，这是一场与时间的较量。

Coulson的团队和Whitehall的爪牙爆发激烈战斗，每个人的命运都被彻底改变。与此同时，Skye终于见到了父亲，她发现自己的过去隐藏着令人震惊的秘密。

Coulson发现一座古代城市与他的复活有关，他和他的团队抢在Hydra组织获悉它的秘密之前将它摧毁。在此期间，邪恶的Whitehall也一同被除掉。但新的威胁开始出现，其中就包括Skye的父亲Cal，他憎恨Coulson毁掉了他向Whitehall复仇的　　机会，因此他发誓要与神盾局为敌。前神盾局特工Ward与33号特工建立起令人不安的联盟关系。

Sif再次来到地球执行一项秘密任务，但她在大战一个神秘战士之后失去了记忆。她已经不记得自己是个仙宫人，不记得自己是个战士（但她保留了超强的战斗力），也不记得自己和神盾局的关系，Coulson和他的神盾局小组必须帮助她想起事情的真相。那个神秘战士正在执行一项对神盾局有重要影响的特殊使命。与此同时，Bobbi和Mack继续向身边的每一个人隐瞒他们的真实任务。

Cal召集一个超级坏蛋团队来报复Coulson，意图彻底消灭神盾局。与此同时，一场危机可能导致神盾局小组四分五裂，May被迫请求著名医生Andrew Garner（Blair Underwood）前来相助--这位迷人的先生，就是她的前夫。

Triplett的死亡和Raina的转化使特工受到了影响。Coulson的领导承认他是名优秀的好特工，但是自从被注射某种物质之后行为变的无比异常，因此大家十分烦忧Coulson的安危。

Bobbi和Mack的身份引起了特工组织的怀疑，两人和特工组织成员发生正面交锋后成功逃脱。Bobbi在逃走的时候拿走了一个很重要的工具箱，特工组织成员为此展开了一场生死追逐。

Skye回到族人的聚集地，她受到族人Lincoln的救治和照料。在发现Skye被神秘人带走后，Coulson主动引来冈萨雷斯一伙人的抓捕。

Bobbi等人发现Coulson有一项代号希特协议的行动，May在调查时得知了更多秘密。七年前神盾局抓捕异能者，May孤身闯入大厦营救被劫持的女童，岂料真正拥有邪恶异能的人就是女童。May为了拯救被催眠的特工而杀死女童，从此得到“骑士”的称号。

Coulson为了抓住九头蛇的更高头目决定与Word做个交易，但是再计划实施的过程中，Word再次欺骗了Coulson，这样导致死亡战士身处险境。另一方面，Skye慢慢的尝试理解Cal作为父亲的心酸，但是Cal将要被像小狗一样遗弃，这让Skye担心和心疼。

戈登带回了Skye父女，蕾娜却预言Lincoln正身陷险境。Coulson主动和“真正的神盾局”合作，欲阻止九头蛇在异能人身上做邪恶实验。蕾娜预言Skye救出林肯，随后Skye回到了Coulson的队伍中。Coulson等人佯装坠机，潜入了九头蛇基地。

Coulson提出合并两个神盾局的建议，并由Gonzales等人监督他担任局长。Raina的预言异能让她得知一块可能摧毁异人族的外星石头，Gordon随后带着她潜入神盾局找到了这块石头。Skye和Lincoln回到异人族，她恳求Jiaying和神盾局谈判。Gonzales率队谈判，Jiaying却阴谋杀死Gonzales并试图掀起异人族和神盾局之间的战火。

库尔森得知异人族发生的事情后命所有人寻找冈萨雷斯，不料异人族的人却在暗中驾驶神盾局的飞机袭击异人族领地，斯凯误以为这是神盾局在向异人族宣战。菲兹发现卡娜骗走芭比一事，此时芭比正在被复仇心切的卡娜报复。雷纳用揭穿阴谋诱使贾盈杀死自己，斯凯看到这一幕才得知一切都是贾盈的阴谋。卡忽然变得性命垂危，西蒙斯给他注射了特殊药剂后让他产生异变欲大开杀戒。

异人族的异能者占领了神盾局基地，而贾盈则带来了能置人于死地的水晶。亨特营救芭比却掉入死亡陷阱，芭比为了救他舍身挡子弹。梅巧妙设下骗局，诱使沃德杀死了卡娜。库尔森率人营救被异人族俘虏的特工，双方展开了殊死搏斗。斯凯欲阻止使用水晶险些被贾盈杀死，关键时刻卡杀死贾盈救了斯凯。库尔森为了救人徒手接住水晶，最终为了保住性命不得不痛失左手。