《黑寡妇》讲述娜塔莎·罗曼诺夫在《美国队长3》后逃亡期间，被迫直面自己作为前苏联特工的黑暗过往。当她发现神秘的"红房"组织仍在运作并制造新一代黑寡妇杀手时，娜塔莎与失联多年的"家人"——伪装成父母的梅丽娜和红色守卫者阿列克谢，以及同为黑寡妇的妹妹叶莲娜重聚。他们联手对抗幕后主使德雷科夫将军，摧毁控制黑寡妇们的神经毒素系统。在激烈的空中基地决战中，娜塔莎最终击败德雷科夫，解救被洗脑的特工们，并为叶莲娜留下其他受害者的解毒剂名单，自己则继续逃亡生涯。影片揭示了娜塔莎成为复仇者前的创伤经历，以及她为赎罪所做的牺牲。