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A sei anni dal precedente film il signor Litwak installa il Wi-Fi nella sua sala giochi, ma momentaneamente è inaccessibile dai personaggi dei videogiochi. Durante un match a Sugar Rush, Ralph scava una pista improvvisata per Vanellope, Annoiata dalla sua routine, ma la cosa finisce per mandare il tilt il gioco e accidentalmente si rompe il volante della console. Impossibilitato a comprare un costoso quanto raro ricambio su eBay, Litwak è costretto a scollegare Sugar Rush, sfrattandone i rispettivi personaggi.

Allora Ralph decide di entrare in Internet tramite il router Wi-Fi per ottenere il nuovo volante su eBay. Ralph porta Vanellope con sé, ma fraintendono il concetto di aggiudicarsi l'oggetto all'asta e finiscono per dover pagare una cifra esagerata onde evitare di perdere l'articolo nelle prossime 24 ore. I due si rivolgono a J.P. Spamley per guadagnare rapidamente, ricevendo un lucroso lavoro di furto di una preziosa macchina appartenente a Shank, personaggio di Slaughter Race. Ralph e Vanellope rubano la macchina, ma sono costretti a restituirla. Shank si complimenta con Vanellope per le sue doti di guida e mette il duo in contatto con Yesss in The Buzz Tube, dove Ralph decide di fare una serie di video virali che giocano contro le tendenze popolari per ottenere i soldi.

Mentre i video di Ralph diventano virali, un'eccitata Vanellope si unisce allo staff di Yesss nello spamming degli utenti con pubblicità pop-up. Ralph convince Yesss a mandare Vanellope a un fansite Disney chiamato Oh My Disney, dove incontra e fa amicizia con le Principesse Disney, essendo incoraggiata da loro ad affrontare il suo senso di insoddisfazione e raggiungere un'epifania musicale; nel frattempo Ralph la chiama per dirle di dirigersi a eBay per acquistare il pezzo dal momento che ha ottenuto abbastanza soldi. Preoccupato per Vanellope che non è ancora arrivata, Ralph le telefona una seconda volta ma tramite una registrazione dal vivo viene a sapere che Vanellope vorrebbe rimanere a Slaughter Race perché lo preferirebbe a Sugar Rush. Ferito, Ralph chiede a Spamley un modo di manomettere Slaughter Race in modo da far cambiare idea a Vanellope: Spamley porta Ralph ad incontrare Doppia Faccia, la creatura della rete oscura, che gli dà Arthur, un virus instabile, che replica ogni difetto che trova. Quando Ralph scatena il virus in Slaughter Race, replica inaspettatamente il glitch di Vanellope attraverso il gioco, innescando un riavvio del server e costringendo Ralph a salvare Vanellope prima che il riavvio la cancelli dal gioco.

Ralph le confessa ciò che ha fatto e Vanellope, sentendosi tradita, rinnega furiosamente Ralph come la sua migliore amica gettando il suo ciondolo portafortuna. Nel mentre Arthur lo scansiona e duplica Ralph creandone un esteso "esercito" di Ralph con i suoi difetti di personalità. Il virus inizia a daneggiare Internet su una dilagante ricerca di Vanellope. Il vero Ralph la trova e collaborano con Yesss per guidare i cloni in un distretto di software antivirus, ma i cloni si uniscono fino a formare un'enorme Ralph. Vedendo Ralph in difficoltà, Vanellope si arrende, ma Ralph, riluttante a questo, affronta i suoi cloni, dicendo loro che lui e Vanellope possono anche separarsi ma la loro amicizia non finirà mai. Con le sue insicurezze risolte, i cloni si disintegrano e Internet viene ripristinato, mentre Ralph precipita rischiando di morire, ma viene salvato dalle Principesse Disney.

Più tardi, Shank inserisce a Vanellope il crack per rigenerarsi in Slaughter Race, permettendole di rimanere. Ralph le dà metà della medaglia rotta mentre entrambi fAnno un addio in lacrime. Mentre Sugar Rush viene ricollegato, Ralph torna in sala giochi e fa i conti con l'assenza di Vanellope mentre partecipa ad attività sociali con altri personaggi del gioco rimanendo in contatto con Vanellope attraverso le chat video.