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恶灵骑士罗比·雷耶斯（加布里埃尔·鲁纳饰）遭遇了已逃离神盾局的“震波女”黛西·约翰逊（汪可盈饰），他们一起研究了一处科学设施中出现的“幽灵”。与此同时神盾局也在调查此事，他们发现了神秘的黑暗神书，一本对于人类来说难以消化的知识之书。之后在一次意外事故中，菲尔·科尔森（克拉克·格雷格饰）、罗比·雷耶斯和莱奥·菲茨（伊恩·德·卡斯泰克饰）消失了，特工梅琳达·梅（温明娜饰）转向霍顿·拉德克里夫博士（约翰·汉纳饰）寻求帮助，他们成功将被困的三人解救出来。
拉德克里夫博士偷偷地制造了一个机器人艾达（马洛里·詹森饰），她有能力来阅读黑暗神书而不受到伤害，但在阅读黑暗神书时，艾达将自己的核心指令与黑暗神书中的知识融合起来。之后艾达单枪匹马将所有反对她的人用LMD（生命模仿替身）来替换掉并且将他们的思想上传至一个数字世界——框架（Framework）。然而黛西·约翰逊和珍玛·西蒙斯（伊丽莎白·亨斯屈奇饰）此时还没有被替换，她们决定潜入艾达的框架并将被困在框架中的神盾局特工们解救出来。
克拉克·格雷格饰菲尔·科尔森
简介前神盾局局长
汪可盈饰黛西·约翰逊/斯凯
简介震波女、异人族、神盾局特工（有一阵脱离神盾局）
温明娜饰梅琳达·梅
简介铁骑、神盾局特工
伊恩·德·卡斯泰克饰莱奥·菲兹
简介神盾局特工、科学家，工程师
伊丽莎白·亨斯屈奇饰珍玛·西蒙斯
简介神盾局特工、生物学家，医生
亨利·西蒙斯饰阿方索·麦肯锡
简介神盾局特工、机械师
加布里埃尔·鲁纳饰罗比·雷耶斯
简介第四代恶灵骑士（GhostRiderⅣ）
杰森·奥玛拉饰杰弗里·梅斯
简介神盾局新局长（假异人族）曾任第三代美国队长（爱国者）
约翰·汉纳饰霍顿·拉德克里夫
简介疯狂科学家、菲兹和杰玛的朋友、为《黑暗神书》而癫狂
马洛里·詹森饰艾达/艾格尼丝·凯茨沃思/九头蛇夫人
简介LMD（仿生人）/拉德克里夫博士的癌症女友/蝰蛇
娜塔丽·科尔多瓦饰埃琳娜·罗德里格兹
简介悠悠
洛伦佐·詹姆斯·亨里饰加比·雷耶斯
简介恶灵骑士（罗比·雷耶斯）的弟弟
JoséZúñiga饰伊莱·莫洛
简介恶灵骑士（罗比·雷耶斯）的舅舅
LilliBirdsell饰露西·鲍尔
简介被量子化的一名科学家
帕敏德·纳格拉饰埃伦·纳迪尔议员
简介伙同检察者（Watchdogs）处处与神盾局作对
亚德里安·帕斯达饰格伦·塔尔伯特
扎克·麦克格温饰安东·艾文诺夫
简介痛恨异人族的俄罗斯人
布雷特·道顿饰格兰特·沃德
简介框架（Framework）中的格兰特·沃德
B.J.Britt饰安东尼·崔普
简介框架（Framework）中的崔普
西蒙·凯斯安尼斯饰苏尼尔·巴克希
简介框架（Framework）中的新闻主播
AxleWhitehead饰J.T.詹姆斯
简介地狱火、异人族
帕顿·奥斯瓦尔特饰比利、山姆和瑟斯顿·凯尼格
DavidO'Hara饰阿利斯特·菲茨
简介框架（Framework）中莱奥·菲茨的父亲
制作人杰德·韦登、乔斯·韦登、毛丽莎·谭查罗恩
原著斯坦·李、杰克·科比
导演比利·吉尔赫特
副导演（助理）KatieCarroll
编剧杰德·韦登、毛丽莎·谭查罗恩
摄影FeliksParnell
剪辑JoshuaCharson
艺术指导GregoryMelton
美术设计RolandRosenkranz
服装设计AnnFoley
布景师MelissaM.Levander
发行美国广播公司
菲尔·科尔森
演员克拉克·格雷格
菲尔·科尔森探员原是神盾局局长，睿智、冷静，能够在任何时候做出正确决断。对很多复古东西痴迷，个人生活是个谜团，不擅长讲冷笑话。在科尔森逃脱了由九头蛇控制的虚拟现实框架世界之后，为了打败艾达，他和恶灵骑士达成了协议。而从现在开始，他必须面对一切后果，并继续在新世界里作神盾局的领导者。
黛西·约翰逊
演员汪可盈
小组的专业黑客，中美混血，独立自信，擅长人际交往，与其他小组成员相处和谐。在一次偶然中接触到泰瑞根水晶，拥有了加大振幅的异能，成为异人族成员之一。后来因为林肯死亡，逃离队伍并遭到神盾局追捕。
梅琳达·梅
演员温明娜
科尔森的得力助手，拥有极强的格斗术，擅长驾驶飞机，代号“骑士”。她忠诚于科尔森，也十分照顾黛西，在她的训练下黛西·约翰逊成为一名超级特工。是一位温柔且拥有坚强意志的女人，帮助黛西学习武功和枪法。因为科尔森的隐瞒而不相信科尔森，站在罗伯特的一边。在框架世界里，梅也被改变，并加入了九头蛇追捕异人。
珍玛·西蒙斯
演员伊丽莎白·亨斯屈奇
她是一位将大部分时间消耗在实验室的科学奇才，由于他与菲兹经常呆在实验室里，虽然经常因为一些问题引起争端，但是很快他们便会和好，他们就像一对结婚已久的老夫妻。后主动进入框架世界解救团队。躲避九头蛇追杀第一个找到科尔森，却被科尔森举报为反动分子，伤心离去。后跟斯凯汇合，两人加入反抗组织，共同抵御九头蛇。
莱奥·菲兹
演员伊恩·德·卡斯泰克
他精通网络与技术，由于他与西蒙斯经常呆在实验室里，虽然经常因为一些问题引起争端，但是很快他们便会和好，他们就像一对结婚已久的老夫妻。菲兹的高智商让他成为辅佐艾达的一把手，虽然有时候菲兹想要做出人性的一面，但是碍于父亲和艾达的干预，菲兹变得越发的冷血，以至于最后完全黑化。
阿方索·麦肯锡
演员亨利·西蒙斯
神盾局机械师，帮助陷入沟通障碍的菲茨与人沟通，为人温柔热心，有点杞人忧天，除了必要情况下才会使用武力。刚开始对异能人士充满敌意，直到和黛西一起合作后才学会慢慢接受。框架世界创造了自己在现实世界里失去的女儿，他宁愿留下也拒绝逃离。框架世界崩溃之际，被悠悠罗德里格兹解救回现实世界。
沃德登场时正在巴黎执行一项任务。当他徒手与两名歹徒搏斗并从一个房间内取回非法齐塔瑞高科技装置时，一个漂亮的法国女人若无其事地从他身边走过，换好衣服，然后面不改色心不跳地走了。
玛丽亚·希尔特工再次出现。她负责向科尔森传达弗瑞局长的指示，并命令科尔森招募一个第七等级的调查组。
移动总部虽然是一架巨大无比的飞机，但所有人都称它公共汽车。
该剧的科幻味道大部分都来自菲茨和西蒙斯，尤其是菲茨的科技小玩意和令人眼花缭乱的技术。菲茨不仅能还原案发现场的情况，还能逆转整个过程。
《神盾局特工第四季》毫无疑问是该剧的最佳季，恶灵骑士、LMD与九头蛇特工这三个独立的部分共同组成整季的内容，让人感觉故事情节好像并没有该季集数看上去那么多（Collider评）。
《神盾局特工》自从第一季开播以来便吸引了一众粉丝的关心与支持，但随着剧情的发展，不少人开始表示剧情单一、发展张力不足。不过在第四季的到来之后，也有人表示这一季的制作很用心，异人、九头蛇等设置了很多悬念，剧情也有了不一样的发展（腾讯娱乐评）。
