Homem de Ferro (Robert Downey Jr.), Capitão América (Chris Evans), Hawkeye (Jeremy Renner), Hulk (Mark Ruffalo), Viúva Negra (Scarlett Johanson) e Nick Fury (Samuel L. Jackson) são alguns dos heróis da Marvel que se reúnem na agência de espionagem internacional S.H.I.E.L.D. para defender o planeta e a humanidade de ameaças intergalácicas.