一股突如其来的强大邪恶势力对地球造成致命威胁，没有任何一个超级英雄能够单独抵挡。长期致力于保护全球安危的神盾局（SHIELD）感到措手不及，其指挥官“独眼侠”尼克·弗瑞（塞缪尔·杰克逊 Samuel L. Jackson 饰）意识到他必须创建一个“史上最强”的联盟组织， 云集各方超级英雄一起发威，才能拯救世界于水深火热，抵御黑暗势力的侵袭。于是由六大超级英雄——“钢铁侠”（小罗伯特·唐尼 Robert Downey Jr. 饰）、“雷神” （克里斯·海姆斯沃斯 Chris Hemsworth 饰）、“美国队长”（克里斯·埃文斯 Chris Evans 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）组成的 “复仇者联盟”应运而生。他们各显神通，团结一心，终于战胜了邪恶势力，保证了地球的安全。

影片用一封无法投递的信件串联起梵高在去世前最后六周里与他生命中最重要的三个人物之间的秘密，带观众穿越回十九世纪末的欧洲，并陪伴梵高走完他最后的人生。影片采用梵高原画作品中的人物原型还原梵高的艺术人生，让观众在享受美得令人窒息的视觉盛宴时，抽丝剥茧地发现隐藏了一个半世纪的秘密。

正就读中学的少年迈尔斯（沙梅克·摩尔 Shameik Moore 配音）意外被一只遭受放射性污染的蜘蛛咬伤，随后身体发生奇特的变化。偶然机缘，他目睹了蜘蛛侠（杰克·约翰逊 Jake M. Johnson 配音）和犯罪头目金并（列维·施瑞博尔 Liev Schreiber 配音）的战斗。为了阻止金并利用时空对撞机扰乱宇宙，蜘蛛侠最终壮烈牺牲。可未过多久，来自平行宇宙的颓废的彼德·帕克出现在迈尔斯面前。为了阻止金并的阴谋，并帮助这个帕克返回自己的宇宙，他们闯入金并的老巢。在这一过程中，二人遭到章鱼博士和徘徊者的狙击。与此同时，来自其他宇宙的女蜘蛛侠、暗影蜘蛛侠、蜘猪侠、二次元蜘蛛妹相继出现。 他们合力与恶势力展开斗争……

艾迪（汤姆·哈迪 Tom Hardy 饰）是一位深受观众喜爱的新闻记者，和女友安妮（米歇尔·威廉姆斯 Michelle Williams 饰）相恋多年，彼此之间感情十分要好。安妮是一名律师，接手了生命基金会的案件，在女友的邮箱里，艾迪发现了基金会老板德雷克（里兹·阿迈德 Riz Ahmed 饰）不为人知的秘密。为此，艾迪不仅丢了工作，女友也离他而去。 之后，生命基金会的朵拉博士（珍妮·斯蕾特 Jenny Slate 饰）找到了艾迪，希望艾迪能够帮助她阻止德雷克疯狂的罪行。在生命基金会的实验室里，艾迪发现了德雷克进行人体实验的证据，并且在误打误撞之中被外星生命体毒液附身。回到家后，艾迪和毒液之间形成了共生关系，他们要应对的是德雷克派出的一波又一波杀手。

在“索科维亚战役”两年后，索尔（克里斯·海姆斯沃斯 饰）得知诸神黄昏的预言并希望全力阻止火焰巨人苏尔特尔毁灭阿斯加德。索尔与洛基（汤姆·希德勒斯顿 饰）在奇异博士（本尼迪克特·康伯巴奇 饰）的指引下找到了奥丁（安东尼·霍普金斯 饰）。奥丁向他们兄弟二人道出他们还有一位姐姐——“死亡女神”海拉（凯特·布兰切特 饰）。在一场战斗里雷神之锤被海拉所毁，索尔跌下彩虹桥而来到了萨卡星，成为阶下囚。失去了锤子的索尔被逼展开角斗士对决，而对手居然是自己的老战友绿巨人（马克·鲁弗洛 饰）。索尔必须与绿巨人、洛基等人并肩战斗，才能阻止海拉和即将到来的诸神黄昏。