影片聚焦娜塔莎·罗曼诺夫在《美国队长3》后、无限战争前的隐秘岁月。她被迫回到俄罗斯，与失散多年的“家人”——叶莲娜、阿列克谢和梅丽娜重聚。这群曾是“红房子”特工计划的成员，如今被新一代“模仿大师”及其幕后黑手德雷科夫将军追杀。德雷科夫掌控着全球间谍网络，并通过“红房子”洗脑控制女特工，娜塔莎正是其最成功的“作品”之一。为摧毁“红房子”并解救被奴役的“黑寡妇”们，娜塔莎与叶莲娜联手，利用昔日训练和家族羁绊，展开一场横跨摩洛哥、布达佩斯和西伯利亚的生死逃亡。她们不仅要对抗模仿大师的高超格斗与复制能力，还要直面德雷科夫那近乎无解的“化学控制”技术。最终，娜塔莎选择牺牲自己，引爆“红房子”基地，让所有姐妹重获自由，也为自己过去的罪孽赎罪。影片在动作场面中融入家庭与救赎主题，为黑寡妇的漫威旅程画上悲壮而圆满的句点。