斯塔克军火公司是美军在全球范围内第一大军火供应商，其新任掌门人托尼·斯塔克（Robert Downey Jr. 小罗伯特·唐尼 饰）风流倜傥，天资聪颖。他与公司元老俄巴迪亚·斯坦（Jeff Bridges 杰夫·布里奇斯 饰）合作无间，共同将斯塔克公司的业务推向顶峰。现实生活中的托尼热衷收集名贵跑车，搞点儿发明创造，当然露水姻缘更不可少。所幸他身边有维吉尼亚·波茨（Gwyneth Paltrow 格温妮斯·帕特洛 饰）这样的好助手细心打理一切，才让他能自由自在过着贵公子的生活。重重打击令斯达克身心俱疲，但大战一触即发，令他不得不再强化钢铁战甲奇能，变身“钢铁侠”与各路强敌决一死战！

人老心不老的鲁本•蒂什科夫（Elliott Gould 饰）拿出全部家当与威利•班克（阿尔•帕西诺 Al Pacino 饰）合伙经营赌场饭店。但他忘了，在拉斯韦加斯这个光怪陆离、骗盗横行的地方，防范之心是最不可或缺的。班克混迹赌城多年，奸诈手段让他在此如鱼得水。他骗尽鲁本的钱财，将赌场据为己有。老鲁本不堪如此沉重的打击，从此一病不起。 鲁本的遭遇激怒了他的好友丹尼•奥逊（乔治•克鲁尼 George Clooney 饰），在对威利劝说无效的情况下，他重新集结了包括罗斯蒂•雷恩（布莱德•彼特 Brad Pitt 饰）、莱纳斯•凯德维尔（马特•戴蒙 Matt Damon 饰）在内的十三位罗汉，准备对班克赌场进行入侵。7月3日午夜，班克赌场开业，这注定是一个不平凡的夜晚……

一声响指，宇宙间半数生命灰飞烟灭。几近绝望的复仇者们在惊奇队长（布丽·拉尔森 Brie Larson 饰）的帮助下找到灭霸（乔什·布洛林 Josh Brolin 饰）归隐之处，却得知六颗无限宝石均被销毁，希望彻底破灭。如是过了五年，迷失在量子领域的蚁人（保罗·路德 Paul Rudd 饰）意外回到现实世界，他的出现为幸存的复仇者们点燃了希望。与美国队长（克里斯·埃文斯 Chris Evans 饰）冰释前嫌的托尼（小罗伯特·唐尼 Robert Downey Jr. 饰）找到了穿越时空的方法，星散各地的超级英雄再度集结，他们分别穿越不同的时代去搜集无限宝石。而在这一过程中，平行宇宙的灭霸察觉了他们的计划。 注定要载入史册的最终决战，超级英雄们为了心中恪守的信念前仆后继……

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，不料该项目却成为危机导火索。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），不得不接受终极考验，拯救危在旦夕的地球。神秘反派奥创（詹姆斯·斯派德 James Spader 配音）逐渐崛起，超级英雄们必须重新集结，竭力阻止奥创实施人类灭绝计划。战斗中，复仇者联盟成员们还遇到了两个新人物——旺达·马克西莫夫（伊丽莎白·奥尔森 Elizabeth Olsen 饰）和皮特罗·马克西莫夫（亚伦·泰勒-约翰逊 Aaron Taylor-Johnson 饰），以及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。强敌不断出现，一场空前绝后的全球浩战即将展开……

身经百战的超级英雄们产生了职业倦怠，已经卸下钢铁战甲的托尼·斯塔克因此发明了“奥创”——有自我意识、有学习能力的人工智能机器人，并将指挥机器人军团的重任交给奥创。