故事的主人斯科特·朗是一名電氣工程學碩士，由於盜竊罪在監獄裡坐了幾年牢，出獄後的這天好朋友阿B來接的他。在驅車回去的路上，交談中阿B希望阿朗能重出江湖，但他一心只想迴歸社會，而且答應了前妻和女兒金盆洗手，只有自力更生才是唯一的出路。不管怎麼說，阿朗至少也是個電氣工程高材生，哪怕有坐過牢的黑歷史也壓根不會影響找工作。
然而現實是殘酷的，阿朗好不容易找到了一份工作，在冰激凌店做服務生。很快老闆查到了阿朗有過犯罪前科，果斷的將他給辭掉了。到了女兒的生日，阿朗來到女兒的生日派對，不過阿朗因為沒錢支付撫養費，被前妻的現任數落了一頓。
這下激起了阿朗的自尊心，既然打工都不能打工，把心一橫便同意了和阿B以及另外倆同夥再幹一票。阿B人如其名，嘴巴賊能BB，他說從表弟那邊聽說，表弟又從表弟球隊的球友那邊聽說，於是球友又從球友的做女傭的女朋友那邊聽說，終於來到了正題上，那就是有個百萬富豪老頭最近一個禮拜都不在家，而且家中有個超級大的保險櫃。
這個問題哪裡難得倒阿朗，學好數理化偷搶拐騙都很簡單，他運用了冰火兩重天的技術終於撬開了老頭家的保險櫃，裡頭卻只有一套類似摩的的制服，也來不及想老頭為何會放這樣一套服裝，本著賊不走空的職業操守，就輕鬆這麼拿走了。
或許是引起了阿朗的興趣，他一回到家就開始試穿，在無意碰到手套上的按鈕後，阿朗猝不及防的變小了，經過一番驚險，阿朗的體型好不容易恢復了正常人類尺寸。阿朗心覺得這套衣服實在太邪門，於是準備還回去。
憑藉兩三下的功夫，成功完璧歸趙，然而剛從老頭家一出來，又又被抓進了局子。原來這一切都是老頭預謀策劃好的，他故意設局讓阿朗偷走自己的這套衣服，目的是想讓阿朗幫自己幹一件拯救人類的大事。很快，老頭派出螞蟻兵團給被關在監獄裡的阿朗送來那套衣服，阿朗穿上後變小後騎著昆蟲成功越獄見到老頭。
阿朗表示只要不是偷東西一切都好商量，然而老頭語出驚人，正是要讓你去偷東西。這老頭的來歷不簡單，在四十年前老頭創造了皮姆粒子，簡單說就是能讓人變大也變小，他穿上了戰衣成為世界上第一個能夠隨時變大變小的人，也就是蟻人第一代。
現在的老頭已經不再年輕，而且戰衣給自己留下了副作用，老頭現在最怕的是皮姆粒子的技術會被壞人拿去用，便把項目給停掉提前退休。然而他的學生阿勞一直想要重新研發這項技術，發明出來一套黃蜂戰衣，想要通過它大賺一筆好能走上人生巔峰，這就是老頭為何要找阿朗偷東西的原因，沒錯就是要偷走那件黃蜂戰衣，並銷燬全部數據。
老頭的女兒霍普不能明白這項如此重要的任務為何交給一個不相干的人，而且阿朗是個小偷啊，於情於理她自己才是最佳人選吧，但老頭依然堅決要讓阿朗去做這件事。在之後的日子裡，父女倆開始了對阿朗的體能訓練，阿朗不但掌握了戰衣的使用技巧，並且學會了控制螞蟻的腦波。
訓練效果顯著後老頭送了阿朗兩枚一籃一紅的飛鏢，藍色可以讓物體變大，紅色則可以讓物體變小，並特意強調了阿朗不要隨意亂碰戰衣上的控制器，因為那樣子的話就會掉入次原子級，因為意味著人會無限變小並且不能恢復原樣。
阿朗正式成了蟻人二代，這次的行動就是去老頭以前工作過的舊倉庫偷一個信號偽裝器，然而飛過去一看，舊倉庫原來變成了復聯的基地，阿朗碰見了剛加入復聯沒多久的獵鷹，儘管遭到獵鷹的拒絕，但他還是輕鬆打敗了獵鷹並拿到信號偽裝器。
就在這時，老頭的學生阿勞不請自來，他告訴老頭已經完美複製出皮姆粒子技術，希望老頭明天可以見證自己的人贏時刻。
老頭一看時間不多了，阿朗叫上阿B等人開始策劃他們的偷黃蜂戰衣計劃，三個小夥伴分別負責開來，一個扮成保安降低水管水壓，一個黑進供電系統關閉激光網，另一個則引開警察全面撤退。
阿朗在小夥伴們的助攻下，從水管裡來到控制中心，燒燬了服務器，所有數據都被銷燬得一乾二淨，並安裝好大量炸彈準備炸掉大廈，另一邊的老頭則不動聲色赴約來到會場。阿朗為了偷到黃蜂戰衣就跳進了激光網，結果卻中了阿朗設下的圈套。
原來阿勞早就懷疑老頭肯定還藏著一套戰衣，故意引阿朗來偷戰服，目的就是為了得到阿朗身穿的這蟻人戰衣，就在阿勞準備一槍殺死老頭時，阿朗這才想起老頭送給自己的飛鏢，成功衝了出去。一場混戰後，阿勞卻趁亂帶著黃蜂戰衣登上直升機跑路，阿朗也隨之緊緊跟著。
就在這時，阿朗安裝的炸彈即將要爆炸，老頭連忙將從不離身的鑰匙扣上的坦克放大，順利從大廈開溜。阿勞眼睜睜看著大廈被毀掉，所有的研究成果都化為烏有，一氣之下就穿上黃蜂戰衣要殺死阿朗。
兩個穿上戰衣的人打得難捨難分，處在劣勢下的阿朗機智用乒乓球拍把阿勞拍到了滅蚊器上，高興不過三秒鐘，又被警察給抓住了。此時的阿勞清醒過來，直奔阿朗女兒的房間，阿朗得知後連忙變身從警車裡逃出來，趕到女兒房間和敵人來了一場無比驚險的混戰，眼看著沒完沒了的還在打，阿朗決定直接打入敵方內部，這樣就能破壞掉黃蜂戰衣的線路。
顧不上老頭的忠告按下了控制器進入次原子級，順利鑽到黃蜂戰衣內部來了一頓亂捅，阿勞就這麼憑空消失了，但阿朗也隨之無限變小進入了未知世界。就在這時，阿朗在昏迷中似乎聽到了女兒的呼喚，想起來自己還有藍色飛鏢，於是將它放進了控制器裡，很快回到了人類世界，變身回到正常大小。
故事的最後，阿朗和霍普成了一對情侶，老頭也拿出了自己設計的黃蜂女戰服，將它交給了女兒，很顯然霍普是下一代黃蜂女。
本片屬於輕喜劇類型，但有些不同以往。故事結構其實很簡單，高科技跟高科技的對決，只是主題卻包含很廣，導演是想要通過這種嚴肅的冷笑話來吸引觀眾目光時，並讓我們發現真正的主題是愛與救贖。而且大部分畫面都是一直在通過不斷的用宏觀和微觀這樣的差距來造成最萌對比值，讓人大飽眼福。
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