Un tren blindado lleva a un fugitivo a la prisión de Denzali. Pisándoles los talones están los Mercenarios, que vuelan en un helicóptero pilotado por el líder Barney Ross (Sylvester Stallone). La banda ha colocado un cable a unos kilómetros de distancia. Lee Christmas (Jason Statham), Gunner Jensen (Dolph Lundgren) y Toll Road (Randy Couture) empiezan a disparar a los guardias, que devuelven los disparos. Los tres se suben al techo y empiezan a luchar con los guardias, cuando Christmas entra en el tren y recupera al prisionero, un hombre al que llaman Doctor Muerte (Wesley Snipes). Christmas lo libera e intenta sacarlo, pero el Doctor se detiene a mirar el retrato de un general. Llegan de nuevo al techo del tren, pero Doc tiene otros planes. Corre hacia la parte delantera del tren, matando a todos los guardias a su paso, y dirige el tren directamente hacia la prisión, matando al general y haciendo volar todo el lugar.

Doc resulta ser un antiguo Mercenario, como le dice a Gunner y a Road. Mató a un montón de gente, pero fue encarcelado por evasión de impuestos (una alusión a los problemas legales de Snipes). Gunner le entrega su navaja para que Doc pueda afeitarse. A continuación, se dirige a la cabina para hablar con Barney. Aunque Doc está deseando volver a casa, Barney le informa de que él y el equipo tienen que localizar a un traficante de armas llamado Victor Min, que está descargando un cargamento de bombas. Para convencer a Doc de que se una, Barney le entrega una bolsa de cuchillos, que le pertenecen. Doc está encantado.

Los Mercenarios llegan a Somalia y se encuentran con Hale Caesar (Terry Crews). Juntos, se escabullen por los muelles para encontrar su objetivo, disparando a los matones con los que se cruzan. Ven un helicóptero que baja y de él sale un hombre llamado Conrad Stonebanks (Mel Gibson). Barney y Doc se sorprenden al verlo, ya que lo creían muerto, y comienzan a abrir fuego sin previo aviso. Stonebanks y los matones devuelven los disparos, lo que provoca una persecución por los muelles y un almacén. Road, Caesar y Gunner disparan a los matones, que los persiguen con armas de fuego más grandes, incluyendo un lanzagranadas. El equipo consigue evadir a los piratas, pero Stonebanks se escapa en su helicóptero, sobrevolando el almacén. Stonebanks apunta con su rifle a Barney, pero luego se dirige a César, disparándole en la pierna y luego en la espalda. A continuación, lanza una bomba sobre ellos, obligando al equipo a saltar al río mientras la bomba estalla.

El equipo intenta atender las heridas de César, pero no puede hacer mucho por él. Lo llevan al hospital, donde Barney lo deja con su anillo de la suerte. El resto de los chicos van a un bar, donde Barney decide que tiene que dejar a sus amigos para que no salgan heridos. Abandona el bar, con Christmas corriendo para convencerle de lo contrario, pero Barney ya está decidido.

Barney va a Las Vegas para reunirse con un viejo amigo, Bonaparte (Kelsey Grammer), con la intención de reclutar nuevos y más jóvenes miembros del equipo de Los Mercenarios. Bonaparte acepta tras saber que Stonebanks está vivo. Su primera parada es en Wyoming, donde conocen a Thorn (Glen Powell), que tiene buenas habilidades como hacker. Se le presenta cuando se le ve escalando rocas, y luego salta con su paracaídas. A continuación, Barney y Bonaparte se dirigen a Nueva York y van a un club nocturno y conocen a la anfitriona, Luna (Ronda Rousey). Barney la ve en acción cuando le da una paliza a unos cuantos tipos que causan problemas. El siguiente tipo se llama Galgo (Antonio Banderas), que falsifica su currículum para entrar. Bonaparte lo rechaza tras enterarse de que su último equipo lo dejó marchar, a pesar de que Galgo le ruega e insiste en que tiene unas habilidades de combate y armamento excepcionales. Barney y Bonaparte continúan en una base aérea de California, donde conocen a Mars (Víctor Ortiz). Es bueno con las armas, y a Barney le gusta al instante. El último tipo de su lista se encuentra luchando en México. Se llama John Smilee (Kellan Lutz). Tiene una actitud exaltada y no le interesa escuchar lo que Barney le ofrece, pero luego decide unirse. Barney reúne a los nuevos reclutas y los muestra a sus viejos amigos antes de partir con ellos a por Stonebanks. El viejo equipo ve a los jóvenes (y a la dama) como aficionados.

Drummer informa a Barney de que la CIA quiere a Stonebanks vivo para que sea juzgado en un tribunal de La Haya. Con Trench, Barney vuela con los jóvenes reclutas para localizar a Stonebanks. Smilee le pregunta a Barney por qué están buscando a Stonebanks. Barney le entrega una carpeta en la que aparecen los crímenes de guerra y las atrocidades cometidas por Stonebanks. El equipo se deja caer en Rumanía y pasa el tiempo espiando a Stonebanks durante sus viajes para hacer compras de arte, enterándose de que está planeando hacer un trato con otro comerciante de armas.

Thorn idea un plan cuidadosamente orquestado en el que el equipo acabaría con la seguridad y la vigilancia antes de atrapar a Stonebanks, lo cual es un plan mejor que el que habría ideado Barney. El equipo se infiltra en un almacén donde se realiza el comercio. Disparan a todos los matones que se interponen en su camino antes de capturar a Stonebanks. Se lo llevan en una furgoneta, donde admite estar bastante sorprendido por el trabajo del nuevo equipo. Se revela que Stonebanks fue un cofundador de Los Mercenarios con Barney, pero se echó a perder tras decidir que no estaba satisfecho con los trabajos que él y Barney aceptaban, decidiendo ganar mejor dinero haciendo actos sucios. Stonebanks anima a Barney a intentar matarlo, sabiendo que no lo hará. En el exterior, sus matones bajan de un helicóptero y disparan una granada contra la furgoneta, haciéndola chocar y arrojando a todos fuera de ella. Barney se levanta y coge una pistola para matar a Stonebanks, pero uno de los matones dispara otra granada, lanzando a Barney desde el puente y hacia el barranco. Los matones casi ejecutan al resto del equipo, pero Stonebanks los quiere vivos.

Barney se reúne con Trench y se le muestra un vídeo enviado por Stonebanks de Thorn, Mars, Luna y Smilee capturados. Se burla de Barney, sabiendo que intentará venir a recuperarlos. Mientras Barney planea su misión de rescate, es encontrado por Galgo, que de alguna manera ha conseguido localizarlo. Barney le permite acompañarle, y entonces se le unen Christmas, Road, Doc y Gunner, ya que son los únicos lo suficientemente locos como para seguirle en este lío. En su viaje, Barney se entera por Galgo de que su equipo no lo dejó caer, sino que fueron asesinados en su última misión.

El equipo encuentra el edificio donde tienen a los reclutas. Los encuentran y los liberan con facilidad, pero como Conrad lo había previsto, cablea todo el lugar con explosivos C4 para que estalle en 45 segundos. Thorn utiliza un dispositivo a pilas para interferir la señal, deteniendo el reloj a los 9 segundos. Se dirigen a buscar a Stonebanks, pero Gunner y Road siguen enemistándose con los reclutas. Barney les dice que se callen porque este tipo de conflicto es exactamente lo que Stonebanks espera. Deciden trabajar juntos y contraatacar.

Y así, se produce otra ronda de patadas en el culo y tiroteos. Desde el exterior del edificio, Trench dispara desde un helicóptero que pilota Drummer, junto con el Mercenario Yin Yang (Jet Li), que regresa disparando también a los matones. Smilee golpea a unos matones y les quita la moto. Luna se defiende y dispara a los matones, impresionando a Galgo, que empieza a coquetear con ella. Incluso el propio Galgo demuestra su valía disparando a los matones. Todos los demás se encargan de matar hasta el último hombre del lugar. Los Mercenarios y los reclutas llegan hasta el helicóptero (con Trench gritando la famosa frase "GET TO DA CHOPPA"). Y entonces, todo se reduce a Barney y Stonebanks, enfrentándose por última vez. Los dos se enzarzan en un combate cuerpo a cuerpo, antes de que Barney consiga matar a Stonebanks de un disparo.

La batería del dispositivo cae al 0%, lo que hace que todos los explosivos empiecen a estallar. Barney corre hacia el tejado para coger el helicóptero, mientras todo el edificio empieza a explotar bajo él. A falta de pocos segundos, Barney salta del tejado y se agarra a la cuerda, y todo el mundo le aplaude.

Más tarde, César se ha recuperado por completo y se reúne con sus amigos en un bar. Los cuatro reclutas se convierten en miembros oficiales de Los Mercenarios, junto con Galgo, que está extasiado. Luna se acerca a besar a Barney en la mejilla por cuidar de ellos, y Smilee bromea un poco con Barney, sugiriendo que podría convertirse en el próximo líder. Barney le dice que siga soñando. Christmas y Doc lanzan cuchillos a la diana para ver quién es mejor. Ambos dan en la diana, pero el cuchillo de Doc se cae. A continuación, los cuatro reclutas suben al escenario y cantan en karaoke la canción "Old Man" de Neil Young. Barney los observa, y dice que Christmas parece un "orgulloso padre demente". Bromea diciendo que es un cumplido.