Die ehemalige S.H.I.E.L.D. Agentin Daisy Johnson macht als Inhuman „Quake“ Jagd auf Mitglieder der Terrororganisation „Watchdogs“. Dabei trifft sie auf den dämonischen Ghost Rider, der das Böse mit seinen eigenen Methoden bekämpft. Obwohl der neue S.H.I.E.L.D.-Direktor Jeffrey Mace den Agenten Coulson und Mack die Verfolgung von Daisy untersagt hat, machen die beiden Daisy ausfindig. Hilfe bekommen sie dabei von Melinda May. Daisy deckt derweil die menschliche Form des Ghost Riders auf, es ist der Mechaniker Robbie Reyes. Unterdessen arbeiten Agent Leo Fitz und Holden Radcliff zusammen an einem Androiden für das Computersystem AIDA.

Der neue Direktor von S.H.I.E.L.D. bemüht sich um Fördergelder vom Kongress und beauftragt Coulson und May damit, ihn dabei zu unterstützen. Doch Melinda May leidet plötzlich unter heftigen Wahnvorstellungen und greift Mitglieder von S.H.I.E.L.D. an. Direktor Mace sieht sich dazu gezwungen, als Inhuman einzugreifen, um May zu neutralisieren. Währenddessen konfrontiert Daisy den Mechaniker Robbie Reyes mit seinem behinderten Bruder Gabriel, worauf dieser Daisy angreift. Mays Wahnvorstellungen scheinen im Zusammenhang mit dem Fund von Kisten zu stehen, in denen Geister gefangen gehalten werden. Doch nicht nur S.H.I.E.L.D. ermittelt in dem Fall der Geister, sondern auch Daisy, die sich mit Reyes verbündet.

Eine neue Gruppe, die angeblich zum Widerstand der Inhuman gehört, sorgt mit Stromausfällen für Chaos und fordert die Aufhebung der Sokovia-Verträge. Daisy erfährt derweil von Robbie Reyes, wie er zum Ghost Rider wurde und warum er Jagd auf das Böse macht. Mays Zustand wird immer kritischer und zwingt Radcliff zu einer drastischen Maßnahme. Er will May temporär töten, um die Geister aus ihrem Körper zu treiben. Doch als ein weiter Stromausfall seine Wiederbelebungsversuche behindert, kommt ihn AIDA unerwartet zur Hilfe.

Joseph Bower verrät Coulson wo sich das Buch „Darkhold“ befindet, doch auch der Geist von Lucy ist hinter dem Buch her. Um das Darkhold zu finden, versuchen Coulson und Mack Robbies Onkel Eli aus dem Gefängnis zu befreien, das sich mittlerweile in der Gewalt von Geistern befindet. Der Ghost Rider soll ihnen helfen und bekommt es mit dem gesamten Gefängnis zu tun. Der Geist von Lucy kann inzwischen Eli überrumpeln und für ihre Zwecke missbrauchen.

Der Geist von Lucy will mit Hilfe des Darkholds und Eli das Experiment wiederholen, welches sie in einen Geist verwandelt hat, in der Hoffnung wieder zum Menschen zu werden. S.H.I.E.L.D. und Robbie versuchen Lucy und Eli aufzuhalten. Doch als Coulson, Fitz und Robbie versuchen Eli von dem Experiment abzuhalten, verschwinden alle drei spurlos in einem gigantischen Energieblitz. Eli befreit währenddessen ungeahnte Kräfte in sich.

Obwohl das Team nicht sicher ist, was aus Coulson, Fitz und Robbie geworden ist, sind May, Daisy und der Rest fest dazu entschlossen, ihre Kollegen zu retten. May, die eine Lösung in dem Buch „Darkhold“ vermutet, bringt es zu S.H.I.E.L.D. AIDA kann mit Hilfe des Darkholds und eines Portals die drei verschwundenen Kollegen aus der Zwischenwelt befreien.

Robbie und SHIELD greifen Eli an, der nach seinem Experiment gottgleiche Kräfte besitzt. Obwohl es dem Team nicht gelingt, Eli außer Gefecht zu setzen, kann der Ghost Rider Eli zusammen mit Robbie in die Zwischenwelt sperren, wo er keinen Schaden mehr anrichten kann. Direktor Mace, der mittlerweile von der Existenz von AIDA erfahren hat, will den Androiden genauer untersuchen lassen, doch AIDA scheint ganz andere Pläne für sich zu haben.

Als Direktor Mace und die anderen beschließen die Programmierung von AIDA zu überarbeiten, um ihr Gefahrenpotenzial zu minimieren, befreit sich diese aus dem S.H.I.E.L.D.-Labor. Doch sie kehrt zurück, um das Darkhold zu stehlen. Fitz, der mit Radcliffe an dem Androiden gearbeitet hatte, kann AIDA daran hindern mit dem Buch zu entkommen, während Mace sie endgültig vernichtet. Doch Radcliffe scheint geheime Pläne mit seinen Androiden zu verfolgen.

Direktor Mace wird von einem Scharfschützen angegriffen. Während Mace vom S.H.I.E.L.D. in Sicherheit gebracht wird, kann Daisy den Angreifer überwältigen. Während des Angriffs erfährt das S.H.I.E.L.D.-Team, dass ihr neuer Direktor in Wirklichkeit kein Inhuman ist, sondern nur mit Hilfe eines Serums über spezielle Kräfte verfügt. Dennoch beschließen Coulson und die anderen ihn weiter als Repräsentanten von S.H.I.E.L.D. einzusetzen.

Radcliffe, der die echte May in einer Simulation gefangen hält, benutzt die Roboterversion von ihr, um S.H.I.E.L.D. zu täuschen. Doch das Team verdächtigt Radcliffe, heimlich Informationen an Senatorin Nadeer weiterzuleiten und verhaftet ihn. Als Radcliffe beziehungsweise die LMD-Version von Radcliffe beim Verhör von Fitz erschossen wird, nutzt Nadeer die Gelegenheit, um S.H.I.E.L.D. empfindlich zu schaden.

Coulson übergibt das Darkhold den Koenigs-LMDs, worauf Billy Koenig von Radcliffe entführt wird, um herauszufinden wo das Darkhold ist. Radcliffe und sein Auftraggeber „The Superior“ können das Versteck ausfindig machen. Sie stürmen die Basis und drohen, Billy zu erschießen, wenn Coulson ihnen das Buch nicht aushändigt. Billy, der sich im Tumult befreien kann, übergibt das Buch unglücklicherweise dem LMD von May, die es dem Superior übergibt.

AIDA hält May weiter in einer Simulation gefangen, während sich Coulson mit der Frau trifft, nach dessen Vorbild Radcliffe AIDA erschaffen hat. Sie willigt ein, Coulson zu helfen, May zu befreien. Doch Radcliffe kann Agnes davon überzeugen, sie zwar nicht von ihrem Tumor befreien, aber ihr dafür ein gutes Leben in der Simulation von AIDA bieten zu können. Sie geht auf das Angebot ein und lässt sich von Radcliffe mit der Simulation verbinden.

Direktor Mace wird von „The Superior“ gefangen genommen und als Köder für das S.H.I.E.L.D.-Team benutzt. Als dieses kurze Zeit später das Versteck des Superior stürmen und Mace befreien können, muss Simmons mit Entsetzen feststellen, dass nur sie und Fitz das Versteck tatsächlich verlassen haben. Mace, Coulson, Mack und Daisy wurden in Wahrheit durch LMDs ersetzt, während das echte Team von „The Superior“ gefangen gehalten wird.

Simmons entdeckt, dass auch Fitz durch einen LMD ersetzt wurde. Sie kann Fitz überwältigen und es stellt sich heraus, dass Daisy ebenfalls kein LMD ist. Als es die beiden jedoch mit einer Armee von LMDs zu tun bekommen, schaltet sich unerwartet Mays LMD ein, um ihnen zu helfen. Sie beschließen sich auch mit der Simulation „The Framework“ zu verbinden, um ihre Freunde zu retten.

Daisy wacht in der von Radcliffe erschaffenen virtuellen Realität auf, die von Hydra beherrscht wird und in der sie als Agentin für Hydra arbeitet. Simmons macht Coulson ausfindig, der sich aber nicht an ihn erinnern kann und sie kurzerhand bei Hydra meldet.. Doch Ward, der sich als Mitglied des Widerstandes entpuppt, hilft Daisy und Simmons dabei, Coulson erneut aufzusuchen, der sich allmählich wieder zu erinnern scheint.

In der Hoffnung, dass Radcliffe bei der Flucht helfen kann, kehrt Daisy zurück zur Hydrabasis, um ihn ausfindig zu machen. Ward führt Coulson und Simmons unterdessen zu Mace, der sich als Inhuman-Anführer des Widerstandes entpuppt. Die Gruppe stiehlt einen Hydraquinjet, um Radcliffe zu finden, doch als sie ihn finden, werden sie von Fitz und May gefangen genommen.

Mace und Coulson infiltrieren ein Hydra-Camp. Sie werden dabei von May entdeckt. In ihrer Gefangenschaft erfährt Daisy von Radcliffe von einer Hintertür in seinem Programm. Das Gebäude, in dem sich Coulson und Mace befinden, wird von einer Hydra-Rakete getroffen und May will sich vergewissern, dass die beiden tot sind. Doch als sie sieht, dass Hydra den Tod von unschuldigen Kindern in Kauf nimmt, wächst in ihr der Widerstand.

May und Johnson können Hydra entkommen und schließen sich S.H.I.E.L.D. an. Coulson und May broadcasten Bilder von dem brutalen Angriff auf das Camp, bei dem unschuldige Kinder und Mace ums Leben gekommen sind, um die Bevölkerung zum Widerstand aufzurufen. Unterdessen versuchen Simmons und Triplett das Programm von AIDA zu infiltrieren.

Johnson und Simmons können sich in das Programm einschleusen. Doch als Simmons versehentlich den Vater von Fitz tötet, spürt dieser sie mit Hilfe von Radcliffe auf. Er wird aber von Radcliffe überwältigt, der seine Taten bereut und S.H.I.E.L.D. hilft sich aus der Gefangenschaft in der virtuellen Welt zu befreien.

Der Sieg von Phil Coulson und seinem Team über das Programm ist nur von kurzer Dauer, denn hinter all dem steckt ein noch viel größerer Gegner.

Um wortwörtlich das Ende der Welt zu verhindern, müssen die Agenten von S.H.I.E.L.D. AIDA endgültig vernichten. Hilfe bekommen sie dabei völlig unerwartet von einem alten Bekannten, dem Ghost Rider.