Après les événements cataclysmiques de New York, Steve Rogers aka Captain America vit tranquillement à Washington, D.C. et essaye de s'adapter au monde moderne. Mais quand un collègue du S.H.I.E.L.D. est attaqué, Steve se retrouve impliqué dans un réseau d'intrigues qui met le monde en danger. S'associant à Black Widow, Captain America lutte pour dénoncer une conspiration grandissante, tout en repoussant des tueurs professionnels envoyés pour le faire taire. Quand l'étendue du plan maléfique est révélée, Captain America et Black Widow sollicite l'aide d'un nouvel allié, le Faucon. Cependant, ils se retrouvent bientôt face à un inattendu et redoutable ennemi : le Soldat de l'Hiver.
Lincoln Six-Echo (Ewan McGregor) demeure dans une société utopique mais restreinte au milieu du 21e siècle. Comme tous les habitants de cet environnement contrôlé, Lincoln espère être choisi pour aller sur 'L'Île', le dernier endroit non contaminé de la planète. Cependant, il découvre bientôt que toute son existence n'est en fait qu'un mensonge. Lui ainsi que tous les habitants de cette société ne sont en réalité que des clones dont le seul usage est de fournir des 'pièces de rechanges' à leur copie humaine. Réalisant qu'il a bien plus de valeur mort que vivant, il s'enfuit avec la jolie Jordan Two-Lincoln (Scarlett Johansson) vers un monde inconnu alors qu'ils sont pourchassés par les dirigeants de la société.