在平常人看不见的空间“护星界”中,居住着一群拥有超能力“护星之力”的“护星天使”,他们遵守着“自己的力量是用于保卫母星地球和人类”这一信条,每当地球陷入危机时,他们便挺身而出。 但在某天,护星天使用于往返“护星界”和“地上界”的工具“天之塔”被宇宙虐灭集团ウォースター破坏,护星天使因此无法前往地球。在ウォースター入侵的阴影下,地球危机一触即发…… 幸好在天之塔被破坏前,有五个年轻的护星天使偶然造访地上界。为了保卫地球,停留在地上界的五人组成了“天装战队护星者”。
正就读中学的少年迈尔斯(沙梅克·摩尔 Shameik Moore 配音)意外被一只遭受放射性污染的蜘蛛咬伤,随后身体发生奇特的变化。偶然机缘,他目睹了蜘蛛侠(克里斯·派恩 Chris Pine 配音)和犯罪头目金并(列维·施瑞博尔 Liev Schreiber 配音)的战斗。为了阻止金并利用时空对撞机扰乱宇宙,蜘蛛侠最终壮烈牺牲。可未过多久,来自平行宇宙的颓废的彼德·帕克(杰克·约翰逊 Jake M. Johnson 配音)出现在迈尔斯面前。为了阻止金并的阴谋,并帮助这个帕克返回自己的宇宙,他们闯入金并的老巢。在这一过程中,二人遭到章鱼博士和徘徊者的狙击。与此同时,来自其他宇宙的女蜘蛛侠、暗影蜘蛛侠、蜘猪侠、二次元蜘蛛妹相继出现。 他们合力与恶势力展开斗争……
“信号塔大战”后,熊大、熊二和光头强的缩小器再度遗失。三人组合继续留守不夜城,找寻缩小器的回家之路更是状况频出,但他们从未放弃希望,最终与小动物们合力拯救小镇,呈现了一场精彩惊险的微观世界冒险之旅。