斯特蘭奇博士（本尼迪克特·康伯巴奇飾）是醫學界的傳奇外科醫生，因車禍導致雙手嚴重殘疾而陷入人生低谷。為尋求治愈可能，他前往尼泊爾拜入古一法師（蒂爾達·斯文頓飾）門下，開始學習多維空間魔法。在掌握時空操控能力的過程中，斯特蘭奇發現古一法師通過黑暗維度汲取能量的秘密。此時，因背叛師門而被放逐的卡西利亞斯（麥斯·米科爾森飾）已與黑暗維度實體達摩克利斯達成契約，企圖摧毀地球現有秩序以換取永生。斯特蘭奇與古一法師及莫度男爵（切瓦特·埃加福飾）展開對抗卡西利亞斯的戰斗，最終在紐約圣所利用時間寶石制造無限循環困局，在犧牲現有生命形態與守護現實世界之間作出抉擇。古一法師臨終前將傳承重任托付給斯特蘭奇，使其正式接任成為至尊魔法師。