Suite aux événements survenus entre Captain America et Tony StarkN 1, Scott Lang doit trouver le bon équilibre entre sa vie de super-héros et celle de père de famille. C'est alors qu'il est contacté par le Dr Hank Pym et sa fille Hope van Dyne qui le chargent d'une nouvelle mission. Ant-Man, cette fois-ci aidé de la Guêpe, est confronté à un nouvel ennemi : le Fantôme.
Père adoptif de Gamora et Nébula, Thanos a commencé à recueillir les six Pierres d'Infinité : la Pierre du Pouvoir, la Pierre de l'Espace, la Pierre de Réalité, la Pierre de l'Âme, la Pierre du Temps et la Pierre de l'Esprit. Son objectif est de réunir ces six gemmes sur un gantelet doré, forgé par le nain Eitri sur Nidavellir, afin d'utiliser leur immense puissance pour détruire la moitié de la population de l'Univers et rétablir ainsi un certain équilibre. Dans sa quête le menant sur diverses planètes, la Terre, Knowhere et Vormir, Thanos est aidé par ses enfants adoptifs : Ebony Maw (en), Cull Obsidian (en), Corvus Glaive (en) et Proxima Midnight (en). Face à cette nouvelle menace qui concerne l'Univers entier, le groupe de super-héros des Avengers, divisé depuis 2 ans, doit se reformer, et s'associer au Docteur Strange, aux Gardiens de la Galaxie et au peuple du Wakanda.
Armé d'une capacité étonnante, celle de rétrécir tout en augmentant sa force, le cambrioleur Scott Lang doit embrasser la part du héros qui est en lui et aider son mentor, le Dr Henry « Hank » Pym, en protégeant le secret du costume d'Ant-Man d'une nouvelle génération de menaces gigantesques. Contre ces obstacles en apparence insurmontables, Pym et Lang doivent planifier et réussir un cambriolage qui sauvera le monde. Mais avant d'accomplir cette mission, Scott Lang devra s'attaquer à Darren Cross doté, lui aussi, d'un costume au même pouvoir que celui d'Ant-Man.
L'histoire se déroule trois ans après les événements du premier film. Le groupe des Bellas de Barden est maintenant dirigé par Beca et Chloe, et a trois victoires au Championnat national universitaire de chant a cappella. Cependant, le groupe fait partie d'un scandale national quand, lors d'une prestation du Kennedy Center pour l'anniversaire du Président Obama, "Amy la Baleine" déchire accidentellement son pantalon, dévoilant ses parties génitales au public, ne portant pas de sous-vêtements. À cause de ce scandale, les Bellas sont suspendues du Championnat. Beca arrive alors à marchander pour que les Bellas puissent réintégrer la compétition à condition qu'elles gagnent le championnat du monde de chant a cappella.
Emily Schneck, une jeune fille qui commence son année de seconde, espère marcher dans les pas de sa mère Katherine en devenant une Bella. Elle va voir une performance des Troubadurs, dirigés maintenant par Jesse, le petit ami de Beca. Benji, le meilleur ami de Jesse, rencontre Emily et a le béguin pour elle.
Les Bellas apprennent que Das Sound Machine, un groupe de house allemand, ont remplacé le groupe pour leur tournée. En parallèle, Beca a commencé un stage dans un studio d'enregistrement, secret uniquement connu de Jesse.
Emily va voir les Bellas pour auditionner devant elle, étant donné qu'elles étaient absentes de la journée d'auditions. Elle y chante sa chanson encore en progrès, "Flashlight", et réussit à les rejoindre.
Dans un spectacle où les vainqueurs du Championnat national sont censés se représenter, les Bellas rencontrent leurs rivaux, DSM, dirigés par les intimidants Pieter Krämer et Kommissar, qui prennent un malin plaisir à dénigrer le groupe de filles. Plus tard, les Bellas sont invitées dans un battle contre DSM, ainsi que d'autres groupes. Les Bellas arrivent en finale, mais perdent face à DSM quand Emily, paniquée, commence à chanter sa chanson, qui ne correspond pas à la catégorie du battle : Hits Hip-Hop des années 1990.
Le lendemain, les chances de gagner des Bellas tournent au désastre que les cheveux de Cynthia Rose prennent feu à cause des installations. Dans l'espoir de retrouver l'harmonie, Chloe emmène le groupe en retraite dans un camp dirigé par l'ancienne dirigeante des Bellas, Aubrey. Beca se dispute avec Chloe sur le fait qu'elle soit la seule à se préoccuper de l'avenir après les Bellas et sur l'obsession de Chloe pour le championnat du Monde.
Pour prouver à son patron qu'elle est capable de produire de la musique, Beca offre à Emily la chance de produire "Flashlight" dans le studio d'enregistrement. Le groupe réalise qu'il se séparera un jour ou l'autre, et les filles retrouvent l'harmonie en chantant "Cups (When I'm Gone)", la chanson qui avait permis à Beca de rejoindre les Bellas dans le premier film. Amy réalise qu'elle est amoureuse de Bumper, et le lendemain, elle s'en va s'excuser auprès de lui en canoë en chantant "We Belong". Blessé, Bumper commence par rejeter Amy, puis la pardonne au fur et à mesure de la chanson. Au studio, Emily et Beca présentent leur chanson au patron de Beca, qui leur dit qu'il est envieux de leur talent et qu'il a hâte de travailler avec elles.
Les Bellas ont leur diplôme et se dirigent à Copenhague pour le championnat du Monde. Elles chantent une version harmonisée de "Flashlight" avec Aubrey, Katherine, et les anciennes Bellas. Les Belles gagnent le championnat et retrouvent leur intégrité. Avant que les Bellas diplômées ne quittent Barden, elles offrent à Emily un bizutage en bonne et due forme en la faisant descendre l'escalier de la maison sur une luge.
Dans une scène post-générique, on peut voir Bumper se représenter à The Voice et choisir Christina Aguilera en tant que coach, avant de lui faire un câlin étrangement long.
Lors d'un concours national de chant a cappella, un groupe féminin de l'Université de Barden, les Bellas, se produit. Tout se passe bien jusqu'à ce qu'Aubrey Posen, chanteuse soliste du groupe, vomisse sur scène pendant son solo. Elles sont publiquement humiliées, et perdent ainsi toute chance de victoire. Quatre mois plus tard, Beca Mitchell arrive à l'Université de Barden, en tant qu'étudiante de première année. Elle ne veut pas vraiment y aller, mais elle y est forcée par son père, un professeur d'université, avec qui Beca a une relation tendue. Elle souhaite faire une carrière de DJ, et passe son temps à faire des mix de chansons. Elle obtient un stage à la station de radio de l'école, rencontrant ainsi un autre étudiant de première année, Jesse Swanson, qui se sent immédiatement attiré par Beca.
Quand le père de Beca apprend qu'elle n'assiste pas aux cours, il va la voir avec une proposition : si elle rejoint un club de l'école, et ne veut toujours pas rester à l'université au bout d'un an, il lui permettra d'abandonner ses études et il paiera pour que Beca puisse suivre sa carrière musicale à Los Angeles. Un jour, alors que Beca chante sous sa douche, elle est repérée par Chloé Beale, co-leader des Bellas avec Aubrey, qui lui demande de passer l'audition de chant. Beca finit par rejoindre à contre-cœur les Bellas. Aubrey, d'abord rétive à admettre Beca dans le groupe, finit par l'engager, convaincue par le talent de Beca, et aussi en raison d'une pénurie de membres dans leur groupe. Parallèlement, Jesse est pris dans le groupe des Troubadurs (VQ : Treblemakers), le groupe ennemi des Bellas.
Les Bellas participent à la compétition régionale universitaire du sud-est de la Caroline, où, sous le commandement d'Aubrey, elles exécutent leur mash-up des Bellas, comme à la finale de l'année précédente. Malgré leur vieille liste de chansons, les Bellas réussissent à atteindre la deuxième place, se qualifiant pour les demi-finales avec les Troubadurs qui sont premiers. Une bagarre brève après la compétition mène à l'arrestation de Beca par la police. Jesse, le seul qui est resté pendant son arrestation, paie sa caution et appelle son père, pensant aider Beca. Ce dernier dit alors à Beca qu'il ne veut plus payer pour le voyage à Los Angeles qu'elle souhaite effectuer pour sa carrière. Ceci exaspère Beca, qui retourne sa colère contre Jesse. Plus tard, Beca suggère aux Bellas d'essayer d'être plus audacieuses, mais Aubrey insiste pour qu'elles gagnent avec le même répertoire que le groupe utilise depuis toujours.
Aux demi-finales, Beca improvise un chorus d'une de ses chansons favorites, en l'intégrant dans le mash-up des Bellas, afin de raviver l'intérêt du public qui commençait à se démobiliser en les écoutant. Les Bellas décrochent la troisième place derrière les Troubadurs et les Haut de Gamme. Bien que le public ait semblé aimer le remix de Beca, Aubrey se met en colère contre Beca, l'accusant même de sortir avec Jesse et donc de ne pas respecter le règlement de leur groupe. Après une brève dispute avec Jesse où Beca lui dit qu'elle en a marre de lui, Beca abandonne le groupe. Quand les Haut de Gamme sont disqualifiés de la compétition nationale car le chanteur principal n'était qu'au lycée, les Bellas sont appelées pour les remplacer. Elles se reforment après les vacances de printemps, mais sans Beca. Pendant les répétitions, Chloé s'élève contre l'obstination d'Aubrey. Le groupe commence à se désagréger, et une bagarre survient. En même temps, Beca tente de faire ses excuses à Jesse, mais il les refuse. Beca vient alors présenter ses excuses aux Bellas à propos de ses actions pendant les demi-finales et demande si elle peut avoir une autre chance, ce qu'Aubrey accepte finalement. Après avoir eu une conversation intime entre elles, les Bellas décident d'adopter le style de musique plus moderne et original de Beca. En attendant, le leader des Troubadurs, Bumper, lâche son groupe pour aller à Los Angeles, afin d'être choriste pour John Mayer. Une fois Bumper parti, Jesse persuade le groupe de laisser son colocataire Benji, précédemment rejeté, les rejoindre.
À la compétition a cappella nationale, les Bellas chantent un mash-up arrangé par Beca, incluant « Don't You (Forget About Me) », une chanson du film The Breakfast Club, un des films préférés de Jesse : c'est en fait une façon pour Beca de lancer un appel à Jesse. Les filles font un carton avec le mash-up de Beca, et après leur performance, Jesse pardonne à Beca, et ils s'embrassent. Six mois plus tard, on voit les deux groupes qui font passer des auditions pour recruter de nouveaux membres et on voit seulement à cet instant que les Bellas ont gagné le concours national2.
En 2011, avec la sortie de la saga au format Blu-ray, Lucas réalise de nouveaux changements. Ainsi, lorsque Dark Vador tue l'Empereur à la fin de l'épisode VI, il ne le fait plus en silence, mais accompagne son geste d'un « Nooooo ! » qui a énervé une partie des fans91.
Au même moment, Lucasfilm annonce une ressortie future des films au cinéma en 3D pour l'année 201292. Le producteur Rick McCallum précise plus tard qu'elle se fera au rythme d'un film par an, entre 2012 et 2017, mais le travail sur les épisodes II à VI se ferait sous réserve que la ressortie du premier film soit un succès93. L'épisode I est donc le premier film à venir, pour une sortie en RealD aux États-Unis le 10 février 201294.