神盾局局长尼克·弗瑞（塞缪尔·杰克逊 饰）为应对未知威胁，启动“复仇者计划”，集结钢铁侠托尼·斯塔克（小罗伯特·唐尼 饰）、美国队长史蒂夫·罗杰斯（克里斯·埃文斯 饰）、雷神托尔（克里斯·海姆斯沃斯 饰）、绿巨人浩克（马克·鲁弗洛 饰）、黑寡妇娜塔莎·罗曼诺夫（斯嘉丽·约翰逊 饰）与鹰眼克林特·巴顿（杰瑞米·雷纳 饰）。洛基（汤姆·希德勒斯顿 饰）借灭霸之力夺取宇宙魔方（空间宝石），在纽约开启传送门引齐塔瑞大军入侵地球。英雄们接连因理念冲突内讧、神盾局空天母舰遭袭、鹰眼被控制而受挫，这是他们从没经历过的战争。