托尼·斯塔克（小罗伯特·唐尼 Robert Downey Jr. 饰）试图重启一个已经废弃的维和项目，不料该计划却意外成为引发全球危机的导火索。为了拯救危在旦夕的地球，世上最强大的超级英雄——钢铁侠、美国队长（克里斯·埃文斯 Chris Evans 饰）、雷神（克里斯·海姆斯沃斯 Chris Hemsworth 饰）、绿巨人（马克·鲁弗洛 Mark Ruffalo 饰）、黑寡妇（斯嘉丽·约翰逊 Scarlett Johansson 饰）和鹰眼（杰瑞米·雷纳 Jeremy Renner 饰），不得不接受前所未有的终极考验。由托尼亲手缔造的人工智能机器人——神秘反派奥创（詹姆斯·斯派德 James Spader 配音）逐渐崛起。拥有自我意识的奥创不断进化，得出了“人类才是地球最大威胁”的结论，并决意实施人类灭绝计划。面对强敌，超级英雄们必须重新集结，竭力阻止这场毁灭性的清洗阴谋。战火蔓延中，复仇者联盟还遭遇了两个棘手的新人物——拥有强大能力的姐弟旺达·马克西莫夫（伊丽莎白·奥尔森 Elizabeth Olsen 饰）与皮特罗·马克西莫夫（亚伦·泰勒-约翰逊 Aaron Taylor-Johnson 饰），以及一位以全新面目归来的老朋友——幻视（保罗·贝坦尼 Paul Bettany 饰）。世界秩序濒临崩溃，复仇者联盟必须阻止奥创的阴谋。强敌不断涌现，一场空前绝后的全球浩战即将展开……