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Gli Expendables, guidati da Barney Ross e formati da Lee Christmas, Gunner Jensen e Toll Road, estraggono l'ex membro Doctor Death, specialista in coltelli e medico della squadra, da una prigione militare durante il suo trasferimento su un treno. Reclutano Doctor Death per aiutarli a intercettare un carico di bombe destinato a un signore della guerra in Somalia. Arrivati sul posto, si riuniscono con Hale Caesar, che li indirizza al punto di lancio, dove Ross scopre con sorpresa che il trafficante d'armi che fornisce le bombe è Conrad Stonebanks, un ex co-fondatore degli Expendables che si è dato alla macchia ed è stato dato per morto. Nello scontro a fuoco che ne segue, gli Expendables uccidono tutti tranne Stonebanks, che spara a Caesar. Sono costretti a ritirarsi quando Stonebanks sgancia dal suo elicottero una bomba a vela e Caesar rimane gravemente ferito.

Tornato negli Stati Uniti, l'agente della CIA Max Drummer, nuovo responsabile delle missioni degli Expendables, affida a Ross la missione di catturare Stonebanks per portarlo alla Corte Penale Internazionale e processarlo per crimini di guerra. Incolpato per le ferite di Caesar, Ross scioglie gli Expendables e parte per Las Vegas, dove arruola il mercenario in pensione Bonaparte, diventato reclutatore, per aiutarlo a trovare una nuova squadra di mercenari più giovani. Le reclute includono l'ex marine americano John Smilee, la buttafuori di un nightclub Luna, l'esperto di computer Thorn e l'esperto di armi Mars. L'abile tiratore scelto Galgo chiede di essere incluso nella squadra, ma Ross lo rifiuta.

I quattro nuovi membri della squadra si incontrano con il rivale di Ross, Trench Mauser, per restituire un favore a Ross. Drummer ha rintracciato Stonebanks a Bucarest, dove è in procinto di concludere un affare di armi. Ross e le nuove reclute si infiltrano in un edificio utilizzato da Stonebanks e, dopo aver dovuto uccidere alcuni uomini tra cui l'acquirente di armi Goran Vata, catturano Stonebanks. Durante il trasporto, Stonebanks deride Ross e gli spiega perché ha tradito gli Expendables. Ross quasi lo uccide per farlo tacere ma, nonostante Stonebanks lo inciti a farlo, si ritira. Gli uomini di Stonebanks li raggiungono con l'aiuto del suo GPS Tracker e sparano un missile contro il furgone della squadra. Ross viene gettato in un fiume, mentre Smilee, Luna, Thorn e Mars vengono catturati dalla squadra di Stonebanks. Ross uccide la squadra di recupero di Stonebanks e fugge.

Stonebanks invia un video a Ross, sfidandolo a seguirlo e indicandogli la sua posizione in Azmenistan. Mentre si prepara a partire per organizzare un salvataggio da solo, Ross viene trovato da Galgo, che gli offre nuovamente i suoi servizi. Ross accetta, accompagnato poi dai veterani Expendables. Salvano i giovani mercenari, solo per scoprire da Stonebanks che ha riempito il posto di esplosivi a soli 45 secondi dalla loro esplosione. Mentre gli Expendables giovani e veterani combattono tra loro, Ross li convince a lavorare insieme per sconfiggere Stonebanks. Quando inizia la battaglia finale, Thorn utilizza un dispositivo di disturbo per ritardare il conto alla rovescia, dando loro poco meno di mezz'ora prima della detonazione. Stonebanks ordina all'esercito di Azmenistan di attaccare l'edificio con tutte le forze, compresi carri armati ed elicotteri d'attacco. Drummer e Trench arrivano in elicottero per dare una mano, insieme al membro degli Expendables Yin Yang.

I membri nuovi e veterani degli Expendables lavorano insieme per uccidere gli uomini di Stonebanks. Quando una seconda ondata si avvicina, Drummer atterra sull'edificio per evacuare la squadra. Mentre tutti raggiungono l'elicottero di Drummer, Stonebanks attacca personalmente Ross dopo averlo abbattuto. Costretti a togliersi l'armatura e l'arma, Ross e Stonebanks ingaggiano un combattimento corpo a corpo. Entrambi sono alla pari, ma Ross mette al tappeto Stonebanks prima che entrambi prendano le loro armi. Stonebanks spara, ma Ross ha la meglio su di lui. Alla sua mercé, Stonebanks chiede a Ross di consegnarlo alla Corte Penale Internazionale. In risposta, Ross spara freddamente a Stonebanks. Pochi secondi dopo la morte di Stonebanks, le batterie del dispositivo di Thorn si esauriscono e l'edificio esplode e crolla. La squadra riesce a raggiungere l'elicottero di Drummer e si mette in salvo, mentre Ross si aggrappa ad esso dall'esterno. In seguito, Caesar si riprende dalle ferite e Ross accetta ufficialmente Galgo, Smilee, Luna, Thorn e Mars nella squadra. Festeggiano tutti insieme in un bar.