托尼·斯塔克（小羅伯特·唐尼飾）試圖重啟一個已經廢棄的維和項目，不料該項目卻成為危機導火索。世上最強大的超級英雄——鋼鐵俠、美國隊長（克里斯·埃文斯飾）、雷神（克里斯·海姆斯沃斯飾）、綠巨人（馬克·魯弗洛飾）、黑寡婦（斯嘉麗·約翰遜飾）和鷹眼（杰瑞米·雷納飾），不得不接受終極考驗，拯救危在旦夕的地球。神秘反派奧創（詹姆斯·斯派德配音）逐漸崛起，超級英雄們必須重新集結，竭力阻止奧創實施人類滅絕計劃。戰斗中，復仇者聯盟成員們還遇到了兩個新人物——旺達·馬克西莫夫（伊麗莎白·奧爾森飾）和皮特羅·馬克西莫夫（亞倫·泰勒-約翰遜飾），以及以全新面目歸來的老朋友——幻視（保羅·貝坦尼飾）。奧創奪取洛基權杖中的心靈寶石制造完美軀體幻視，企圖通過全球網絡控制人類并升起索科維亞廢墟毀滅文明。復仇者聯盟在瓦坎達展開決戰，猩紅女巫被策反后協助摧毀奧創中樞系統，幻視則以反振金光束終結奧創主體。最終索科維亞隕石墜落危機被化解，幻視作為新盟友加入人類守護者行列。