Ghostbusters: Afterlife dibintangi Carrie Coon, Finn Wolfhard, Mckenna Grace, dan Paul Rudd. Mereka menjadi pusat cerita, sementara Bill Murray, Dan Aykroyd, Ernie Hudson, Annie Potts, dan Sigourney Weaver kembali hadir membawa napas klasik yang pernah membangun kejayaan franchise Ghostbusters. Film ini membawa energi segar namun tetap merangkul warisan puluhan tahun seri aslinya, menghadirkan perjalanan keluarga yang tanpa sengaja terseret ke dunia supranatural yang belum tuntas.

Cerita dimulai di Summerville, Oklahoma, sebuah kota kecil yang menyimpan misteri besar. Di sinilah Egon Spengler, salah satu anggota Ghostbusters paling ikonik, melakukan upaya terakhirnya untuk menangkap entitas dari tambang milik okultis Ivo Shandor. Ia berhasil menjebak satu makhluk, lalu memancing satu lainnya ke pertanian miliknya.

Egon menyiapkan perangkat rumit untuk menjebak ancaman tersebut, namun listrik padam dan rencana besar itu gagal. Dalam upaya menyelamatkan perangkat ghost trap dari incaran entitas, Egon mengalami serangan jantung dan meninggal. Entitas yang menyerangnya kemudian kembali ke tambang, meninggalkan banyak pertanyaan tak terjawab.

Setelah kematian Egon, putrinya yang telah lama menjauh, Callie, menerima kabar bahwa ia mewarisi pertanian itu. Hidupnya sedang tak baik baik saja. Dihimpit masalah finansial dan diusir dari apartemen mereka di Chicago, Callie membawa kedua anaknya, Trevor dan Phoebe, pindah ke Summerville. Perubahan ini terasa berat, tapi perlahan membuka pintu menuju masa lalu keluarga yang selama ini tidak pernah mereka kenal.

Trevor, yang sedang berada di masa remaja penuh rasa ingin tahu, langsung tertarik pada Lucky Domingo, pegawai drive-in lokal. Sementara itu, Phoebe yang punya rasa ingin tahu luar biasa terhadap sains menemukan dirinya masuk ke kelas musim panas yang diajar oleh seismolog Gary Grooberson. Gary bukan hanya guru, tapi juga fans Ghostbusters garis keras yang tiba-tiba menemukan koneksi nyata dengan masa lalu idolanya melalui keluarga Egon.

Phoebe adalah orang pertama yang menyadari bahwa rumah pertanian itu tidak sepenuhnya sunyi. Ia menemukan aktivitas aneh yang ternyata berasal dari hantu Egon sendiri, yang diam-diam mencoba membimbing cucunya. Sang kakek tak terlihat ini memimpin Phoebe ke ghost trap yang disembunyikan Egon sebelum ia meninggal. Phoebe kemudian menunjukkan perangkap itu kepada Gary dan temannya yang baru, seorang anak berenergi tinggi yang dikenal sebagai Podcast.

Kegelisahan ilmiah Gary membuat mereka bertiga membuka ghost trap itu. Tanpa mereka sadari, tindakan itu melepaskan Vinz Clortho, sang Keymaster, yang langsung melarikan diri menuju tambang Shandor. Tidak berhenti sampai di sana, Egon membimbing Phoebe masuk ke laboratorium bawah tanahnya, membuka rahasia besar tentang pekerjaan terakhirnya dan mewariskan teknologi Ghostbusters padanya.

Saat Phoebe dan Podcast menguji proton pack di area sekitar kota, mereka menemukan hantu metalik yang makan logam bernama Muncher. Hantu ini lari ke kota, dan dengan bantuan Trevor yang telah memperbaiki mesin Ecto-1 (berkat arahan samar dari Egon), mereka mengejarnya dalam perburuan seru. Muncher berhasil ditangkap, tapi sayangnya ketiganya ditangkap polisi karena kerusakan yang mereka timbulkan. Peralatan mereka disita.

Phoebe menghubungi Ray Stantz menggunakan nomor Ghostbusters yang pernah ia tulis. Ray memberi jawaban getir: setelah kekalahan Vigo, bisnis mereka merosot, tim bubar, dan Egon pergi membawa semua peralatan ke Summerville demi menghadapi ancaman yang tidak pernah dijelaskan ke siapa pun.

Situasi makin kacau. Setelah mengantar anak anak pulang dari kencan dengan Callie, Gary diserang lalu dirasuki Vinz. Egon kemudian memandu Callie ke ruang rahasia di rumah itu, berisi dinding penuh catatan, foto, dan detail kehidupan Callie yang selama ini diamati Egon dari jauh. Ia sadar, ayahnya bukan meninggalkannya begitu saja, melainkan mencoba melindungi dunianya. Namun sebelum ia sempat memproses perasaan itu, Callie dirasuki oleh Zuul, sang Gatekeeper.

Phoebe, Trevor, Podcast, dan Lucky akhirnya menemukan kuil Gozer di tambang. Mereka melihat tubuh Shandor yang hampir bangkit, dipenuhi sistem senjata otomatis yang dipasang Egon untuk menahan kebangkitan Gozer. Tapi Vinz menghancurkan sistem itu dan melakukan ritual penyatuan dengan Zuul, memulihkan kekuatan Gozer sepenuhnya. Shandor bangkit dan menyatakan kesetiaan, tapi dibunuh begitu saja oleh Gozer.

Anak-anak menemukan bahwa "pertanian" Egon sebenarnya prasetel raksasa yang terdiri dari ratusan ghost trap yang dikubur di bawah tanah. Ketika kekacauan supranatural menyebar ke Summerville, mereka membebaskan Muncher dan memanfaatkan kemampuannya untuk mencuri kembali semua peralatan Ghostbusters serta Ecto-1. Mereka kembali ke tambang untuk menghadapi Gozer.

Phoebe memancing perhatian Gozer, sementara Podcast menangkap kembali Zuul sehingga Callie terbebas. Namun saat mereka membawa Gozer ke ladang perangkap, sistem itu gagal dan Gozer kembali mendapatkan kekuatan penuh setelah merasuki Lucky.

Di momen paling genting, trio Ghostbusters original tiba: Ray, Peter, dan Winston. Mereka bersatu melawan Gozer, bergabung dengan Egon yang kini menampakkan dirinya sebagai roh. Phoebe menahan Gozer bersama Egon menggunakan proton pack. Para Ghostbusters menyilangkan aliran proton seperti masa kejayaan mereka, dan Trevor menyalakan daya perangkap. Callie mengaktifkan seluruh jebakan, mengurung Gozer, Zuul, dan Vinz dalam satu hentakan cahaya. Lucky dan Gary kembali normal. Egon mengucapkan selamat tinggal kepada keluarganya, lalu pergi dengan tenang ke alam baka.