1987 में, जेनेट वैन डायन / वास्प एक सोवियत परमाणु मिसाइल को निष्क्रिय करने के लिए अपने शरीर को अति शूक्ष्म कर उसके अणुओं के पार निकलकर उसे अक्षम तो कर देती है, लेकिन इस प्रक्रिया में वह माइक्रोस्कोपिक क्वांटम दायरे में फंस जाती है, और वापस बाहर नहीं आ पाती। यह मानकर कि जेनेट मर चुकी है, हैंक पिम / एंट-मैन अपनी बेटी होप का लालन-पालन अकेले ही करता है। सालों बाद, पूर्व आपराधी स्कॉट लैंग एंट-मैन के नाम को अपना लेता है और क्वांटम दायरे में प्रवेश करने और लौटने के लिए एक रास्ता खोज लेता है। पिम और होप इस प्रक्रिया को दोहराने पर काम शुरू करते हैं, ताकि वे जेनेट को वहां से जिंदा वापस ला सकें। लैंग और होप भी एक रोमांटिक रिश्ते की शुरूआत करते हैं, और एंट-मैन और वास्प के रूप में एक साथ लड़ने के लिए प्रशिक्षण शुरू करते हैं। लेकिन लैंग एक बार गुप्त रूप से सोकोविया समझौते के उल्लंघन में एवेंजर्स के साथ एक झड़प के दौरान कैप्टन अमेरिका की मदद करता है, जिस कारण उसे घर पर नज़रबंद कर दिया जाता है, जबकि पिम और होप लैंग के साथ सारे संबंध तोड़कर छिप जाते हैं।

दो साल बाद, पिम और होप क्वांटम दायरे में एक सुरंग खोलने में कामयाब हो जाते हैं। लैंग को जेनेट का एक संदेश भी मिलता है। नज़रबंद के सिर्फ कुछ ही दिन शेष होने के बावजूद भी, लैंग पिम को फोन करता है, जिसके बाद होप लैंग का अपहरण कर उसके घर में एक नमूना छोड़ देती है ताकि एफबीआई एजेंट जिमी वू को लैंग के गायब होने की भनक भी न लगे। पिम और होप एक स्थिर सुरंग बनाने पर काम करने लगते हैं, ताकि वे क्वांटम दायरे में एक वाहन ले जा सकें और जेनेट को पुनः वापस ला सकें।

होप ब्लैक मार्केट डीलर सोनी बर्च से सुरंग का एक आवश्यक हिस्सा खरीदने की व्यवस्था करती है, लेकिन बर्च उसे धोखा देकर पिम और होप के शोध को चुराने की कोशिश करता है। होप बर्च और उसके आदमियों से लड़ती है, लेकिन तभी एक मास्क पहने हुई क्वांटमली अस्थिर महिला होप पर हमला कर देती है। लैंग इस "घोस्ट" से लड़ने में होप की मदद करने की कोशिश करता है, लेकिन वह पिम की पोर्टेबल प्रयोगशाला साथ लेकर भाग जाती है।

पिम अनिच्छा से अपने पूर्व साथी बिल फोस्टर से मुलाकात करता है, जो प्रयोगशाला का पता लगाने में उसकी मदद करता है। प्रयोगशाला के स्थल पर लैंग, होप, और पिम घोस्ट का सामना करते हैं, जिसकी पहचान एवा स्टार के रूप में उजागर होती है। एवा के पिता एलाईहैस, जो पिम के एक अन्य पूर्व साथी थे, ने क्वांटम प्रयोग के दौरान गलती से खुद को और अपनी पत्नी को मार डाला, और इसी हादसे में एवा की स्थिति अस्थिर हुई। फोस्टर उन्हें बताता है कि वह ही अब तक एवा की मदद कर रहा था, और उसका इरादा जेनेट की क्वांटम ऊर्जा का उपयोग कर एवा का इलाज करने का है। यह मानते हुए कि इससे जेनेट की मृत्यु हो जाएगी, पिम उसकी मदद करने से इंकार कर देता है और वे तीनों वहां से भाग निकलते हैं।

इस बार सुरंग का एक स्थिर संस्करण खोलकर पिम और होप जेनेट से संपर्क करने में सक्षम हो जाते हैं, जो उन्हें अपनी सटीक स्थिति बताते हुए चेतावनी देती है कि क्वांटम दायरे की अस्थिर प्रकृति के कारण अब उनके पास उसे [जेनेट को] बचाने के लिए केवल दो घंटे ही बचे हैं, नहीं तो वे अगली एक शताब्दी के लिए अलग हो जायेंगे। दूसरी ओर बर्च भी लैंग के दोस्तों: लुइस, डेव और कर्ट से उसकी स्थिति की जानकारी प्राप्त करता है, और इस बारे में एफबीआई को सूचित कर देता है। लुइस तुरंत लैंग को चेताता है, जो वू के घर पहुँचने से पहले ही वापस पहुँच जाता है। हालाँकि पिम और होप को गिरफ्तार कर लिया जाता है, और एवा उनकी प्रयोगशाला ले जाती है।

लैंग जल्द ही पिम और होप को जेल से बाहर निकालता है, और एवा से प्रयोगशाला वापस लेने में उनकी मदद करता है। लैंग और होप एवा का ध्यान भटकाकर रखते हैं, जबकि पीम जेनेट को वापस लाने के लिए क्वांटम दायरे में प्रवेश कर जाता है। इसी बीच बर्च और उसके गुंडे भी वहां आ जाते हैं। लैंग और होप उनसे लड़ने में व्यस्त रहते है, और एवा तब तक जेनेट से ऊर्जा लेना शुरू कर देती है। लुइस, डेव और कर्ट फिर बर्च को संभालते हैं, तथा लैंग और होप एवा को रोक कर रखते हैं। पिम और जेनेट क्वांटम दायरे से सुरक्षित बाहर आते हैं, और एवा के अस्थायी रूप को स्थिर करने के लिए जेनेट स्वेच्छा से अपनी कुछ ऊर्जा उसे दान कर देती है।

लैंग एक बार फिर घर लौटता है, ठीक उस समय पर, जब एक संदिग्ध वू उसकी नज़रबंदी की समाप्ति की घोषणा करने आया होता है। एवा और फोस्टर गायब हो जाते हैं। मिड-क्रेडिट दृश्य में, पिम, लैंग, होप और जेनेट एवा की मदद जारी रखने के लिए क्वांटम ऊर्जा के उत्पादन की योजना बनाते हैं; लेकिन जब लैंग क्वांटम दायरे में ऐसा कर रहा होता है, तो पिम, होप, और जेनेट सभी ।

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