Abby Yates hat schon immer an Gespenster geglaubt, obwohl sie dafür belächelt wird. In einem Labor erforscht sie das Paranormale, unterstützt von der schrägen, aber genialen Ingenieurin Jillian Holtzmann, die abgefahrene Anti-Geister-Waffen bastelt. Abbys alte Freundin Erin Gilbert hat das umstrittene Forschungsgebiet hingegen für eine Karriere als seriöse Physikerin aufgegeben, was einst zum Bruch zwischen den beiden Partnerinnen führte. Doch als Erin kurz vor einer Festanstellung an der renommierten Columbia-Universität steht, wird sie von der gemeinsamen Geisterforschervergangenheit eingeholt. Sie bittet Abby um Hilfe, aber die wittert schnell eine ganz andere Gelegenheit und schleppt Erin mit zu einem Herrenhaus aus dem 19. Jahrhundert, in dem es zu einer Geistererscheinung gekommen sein soll. Nach diesem Termin ist nichts mehr so wie vorher: Die Frauen mischen als Ghostbusters New York auf und erhalten durch die resolute U-Bahn-Angestellte Patty Tolan weitere Verstärkung.

Außerirdische nutzen real gewordene Versionen von Kultfiguren aus 80er-Jahre-Videospielen, um eine Invasion der Erde zu starten, da sie Aufnahmen jener alten Spiele zu Gesicht bekommen und diese als Kriegserklärung der Menschen missinterpretiert haben. Die Menschheit ist schnell überfordert von den angreifenden Videospielfiguren, das herkömmliche Militär ist machtlos. US-Präsident Will Cooper erinnert sich an den einzigen, der vielleicht helfen könnte: sein Jugendfreund Sam Brenner. Dieser war in den 80ern ein Videospiel-Champion und weiß also bestens, wie man gegen Pac-Man, Donkey Kong und Co. besteht. Sam schart weitere Old-School-Arcade-Gamer und eine Waffen-Spezialistin um sich, um mit diesen einmal mehr die Videospielfiguren zu besiegen. Nur dieses Mal nicht in der Arcade-Halle, sondern in der wirklichen Welt ...