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I Super Eroi Scott Lang (Paul Rudd) e Hope Van Dyne (Evangeline Lilly) tornano per continuare le loro avventure come Ant-Man e The Wasp. Insieme ai genitori di Hope, Hank Pym (Michael Douglas) e Janet Van Dyne (Michelle Pfeiffer), la famiglia si ritrova a esplorare il Regno Quantico, a interagire con nuove strane creature e a intraprendere un’avventura che li spingerà oltre i limiti di ciò che pensavano fosse possibile.

Spoiler Nel passato, Janet van Dyne si trova bloccata nel regno quantico e si imbatte in un misterioso individuo appena giunto dal mondo di superficie. Dopo la battaglia della Terra, Scott Lang è diventato un autore di successo e vive felicemente con la sua compagna Hope van Dyne. La figlia Cassie è cresciuta ed è diventata un'attivista, cosa che la fa finire in prigione e costringe Scott a tirarla fuori. Durante una visita ai genitori di Hope, Janet e Hank Pym, Cassie rivela di essere al lavoro su un dispositivo che consentirà loro di esplorare il regno quantico senza entrarvici, grazie a un segnale che gli permette di agire come un telescopio. Janet si agita e cerca di spegnere lo strumento, ma il segnale viene captato e si apre un portale che trascina il gruppo nel regno quantico; i cinque vengono separati: Scott e Cassie vengono catturati da alcuni nativi che si stanno ribellando al loro tirannico sovrano, mentre Hope, Hank e Janet raggiungono una città vicina per cercarli. Hope, Janet e Hank incontrano Lord Krylar, un ex alleato di Janet, il quale rivela loro che le cose sono cambiate da quando lei se n'è andata e che adesso lavora per il sovrano del regno, Kang il Conquistatore.

I tre sono quindi costretti a fuggire rubando la sua navicella spaziale. Frattanto, Scott e Cassie scoprono da Jentorra, la leader dei ribelli, che Janet è responsabile dell'ascesa al potere di Kang: quest'ultimo aveva stretto amicizia con la donna dopo il suo arrivo nel regno quantico e si era fatto aiutare da lei a ricostruire il nucleo energetico multiversale con cui scappare. Tuttavia, Janet aveva poi scoperto che Kang in realtà era stato esiliato nel regno quantico per porre fine alla sua campagna di morte nei vari universi, e che intendeva ricominciare una volta fuggito: per questo aveva sacrificato la sua possibilità di andarsene ingrandendo enormemente il nucleo con i suoi gadget Pym, così da impedire a Kang di fuggire. Tuttavia, le azioni di Janet avevano permesso a Kang di riacquistare la sua tuta e la sua sedia e lui ne ha approfittato per soggiogare le popolazioni del regno quantico. I ribelli vengono poi attaccati dalle forze di Kang, in cerca di Janet, e Scott e Cassie vengono catturati da M.O.D.O.K., una creatura deforme e letale che si scopre essere Darren Cross, sopravvissuto al suo scontro con Scott e plasmato da Kang per diventare uno scagnozzo al suo servizio. Scott e Cassie vengono portati al cospetto di Kang, il quale gli ordina di introdursi nel nucleo ingigantito e di rimpicciolirlo con i gadget di Pym, oppure ucciderà Cassie. Lang si trova in difficoltà a causa della distorsione del tempo e dello spazio, ma viene aiutato dall'intervento tempestivo di Hope, e i due riescono a ottenere il nucleo. Kang però rinnega l'accordo, cattura Janet e si impossessa del nucleo, abbandonando Scott, Hank e Hope.

I tre scoprono che le formiche di Hank, trascinate nel regno quantico con loro, hanno subito un'evoluzione accelerata che le ha portate a diventare iper-intelligenti. Cassie riesce a liberarsi e salva Jentorra, aiutandola a incitare il popolo quantico per scatenare una rivolta contro Kang; riesce anche a convincere Cross ad aiutarli e lui si sacrifica nel tentativo di sconfiggere Kang. Janet ripara il nucleo per far tornare a casa la sua famiglia, ma Scott rimane indietro per impedire a Kang di fuggire. Hope lo raggiunge e insieme spingono Kang nel nucleo, che lo risucchia facendolo scomparire. Cassie poi riapre il portale, consentendo ai due eroi di tornare nel mondo di superficie.

Il gruppo riprende felicemente la propria vita; Scott ricorda quanto dettogli da Kang sul fatto che la sua morte porterà a qualcosa di terribile, ma decide di ignorare la cosa. Nella scena a metà dei titoli di coda, diverse varianti di Kang discutono della sconfitta del Conquistatore e ritengono di dover prendere provvedimenti contro gli eroi che stanno interagendo sempre di più con il multiverso, rischiando di intralciare i loro piani. Nella scena dopo i titoli di coda, una variante di Kang chiamata Victor Timely espone una sua invenzione negli anni venti, venendo osservato tra il pubblico da Loki e dall'agente Mobius.