À la suite des événements en Sokovie1, Steve Rogers forme une nouvelle équipe de super-héros et après un énième incident international, l'ONU fait adopter les Accords de Sokovie 2 avec l'aide de Tony Stark et du Général Ross : désormais les Avengers obéiront à l'ONU et n'interviendront dans un conflit que si l'ONU donne son accord. Ce traité divise les Avengers. Certains, menés par Captain America, refusent parce qu'ils savent que les politiciens de l'ONU utiliseront les Avengers pour servir uniquement leurs intérêts. Les autres, comme Iron Man, pensent que ces accords sont un garde-fou et une nécessité pour éviter les dérives de héros possédant des pouvoirs extrêmement puissants et dangereux. Par ailleurs, Steve Rogers tente d'aider son ami Bucky, impliqué dans de nombreux crimes.
Alors que de nouveaux personnages font leur apparition, tels La Panthère noire et le mystérieux Helmut Zemo, ces accords divisent les Avengers, anciens comme nouveaux, entre d'une part les défenseurs de la liberté et d'autre part les partisans d'un contrôle. L'affrontement entre les deux équipes (d'un côté, Iron Man, Black Widow, Vision, Spider-Man, War-Machine et La Panthère Noire ; de l'autre, Captain America, Wanda Maximoff, le Soldat de l'Hiver, le Faucon, Ant-Man et Hawkeye) est inévitable. Mais qui se cache réellement derrière les incidents qui provoquent ce conflit ?
Un an après les événements relatés dans Captain America : Le Soldat de l'hiver, qui ont vu la destruction du SHIELD, Tony Stark, avec l'aide de Bruce Banner, crée Ultron, une intelligence artificielle capable d'augmenter seule ses capacités, qui est censée protéger l'humanité de toutes les menaces potentielles et contrôler l'Iron Legion. Mais le plan de Stark se retourne contre lui lorsqu'Ultron décide que les principaux ennemis sont en fait les humains et s'emploie à les éradiquer de la surface de la Terre. Les Avengers se regroupent à nouveau pour lutter contre cette menace mortelle, tandis que trois nouveaux personnages apparaissent : les jumeaux Maximoff (Pietro et Wanda), d'abord ennemis puis alliés, et La Vision, une puissante entité créée durant le film
Deux ans après les événements cataclysmiques qui ont ravagé New York5, Steve Rogers vit désormais à Washington, D.C, où il s'efforce de s'adapter au monde moderne.
Pendant son jogging, Steve rencontre Sam Wilson, un ancien militaire qui occupe un poste administratif et aide les vétérans à se réintégrer. Alors qu'ils sympathisent, Natasha Romanoff arrive et emmène Steve en mission : ils doivent sauver les otages d'un bateau du SHIELD qui a été détourné par George Batroc, un criminel français. Captain America, l'agent Rumlow, Romanoff et leurs hommes se battent contre les pirates et sauvent les otages. Mais il s'avère que Natasha a également accompli une mission secrète du SHIELD : récupérer des données stockées dans un ordinateur sur le navire.
Plus tard, Nick Fury découvre que les données sur la clé USB lui sont inaccessibles. Après avoir été attaqué sur la route et sévèrement blessé, il se rend chez Steve, lui donne la clé USB et lui dit de ne faire confiance à personne. Il prend alors une balle tirée par un tueur mystérieux, que Steve poursuit brièvement avant qu'il ne lui échappe.
Alors que Nick est opéré, Natasha révèle à Steve que l'homme qui a tiré sur Nick est surnommé le Soldat de l'Hiver, mais qu'elle le considérait comme une légende étant donné la difficulté du SHIELD à l'appréhender. Nick décède un moment plus tard, les chirurgiens n'ayant pas réussi à le sauver, et son corps est emmené par Maria Hill.
Le directeur Alexander Pierce, un haut gradé du SHIELD, demande à Steve pour quelle raison Fury se trouvait chez lui. Comme Steve refuse de lui répondre, Pierce le considère comme un traître, et de nombreux agents du SHIELD se lancent à sa poursuite. Il réussit à s'échapper avec Natasha. En analysant les données de la clé USB, ils trouvent un bunker dans le New Jersey, dans lequel se trouve un ordinateur qui a conservé la conscience d'Arnim Zola, le scientifique qui travaillait pour Crâne Rouge pendant la Seconde Guerre Mondiale. Capturé par l'armée américaine avant la fin de Crâne Rouge, il a travaillé pour le SHIELD et a aidé à l'infiltration d'agents de l'HYDRA depuis sa création. Alors que le bunker est détruit par un missile, Steve et Natasha réussissent à s'échapper.
Rejoints par Wilson qui a récupéré un exosquelette lui permettant de voler, le groupe comprend que l'agent Jasper Sitwell est une des taupes de l'HYDRA et l'interrogent. Il leur révèle que grâce à l'esprit de Zola, l'HYDRA a développé un algorithme permettant de repérer toute personne représentant une menace, potentielle ou réelle, pour l'HYDRA, et qu'ils comptent les exterminer grâce aux trois nouveaux héliporteurs du SHIELD, qui sont capables de verrouiller des cibles bien précises. Ils sont ensuite attaqués par le Soldat de l'Hiver et ses hommes ; au cours du combat, Steve parvient à lui retirer son masque et reconnaît Bucky, son ami d'enfance, laissé pour mort lors de la Seconde Guerre Mondiale. Bucky ne reconnaît cependant pas Steve, et s'apprête à le tuer, mais il est neutralisé par Natasha et Sam, avant que le SHIELD n'arrive sur les lieux et ne les arrête tous les trois.
Ils sont cependant exfiltrés par l'agent Maria Hill, qui les mène à Fury (ce dernier avait simulé sa mort). Il s'avère qu'après sa chute dans les montagnes suisses, Bucky avait été récupéré par Zola, qui lui a lavé le cerveau et l'a muni d'un bras cybernétique. Quant à Pierce, il est en réalité à la tête de l'HYDRA. Hill fournit des clés numériques pour désactiver les trois héliporteurs.
Alors que les membres du Conseil de Sécurité Mondiale se rendent au quartier général du SHIELD, Steve diffuse un message pour dévoiler la présence de l'HYDRA dans l'organisation. Le chaos se déclenche alors, et les agents de l'HYDRA combattent alors ceux du SHIELD, dans la confusion la plus complète. Captain America et le Faucon réussissent à désactiver deux héliporteurs, mais le Soldat de l'Hiver détruit l'exosquelette du Faucon et combat Steve sur le troisième. Steve réussit cependant à désactiver le dernier, et l'agent Hill les réoriente les uns sur les autres.
Steve finit par raisonner Bucky et ce dernier le sauve alors que l'héliporteur sombre dans l'océan. Pierce est abattu par Fury. Toujours officiellement mort, Fury décide ensuite de se rendre en Europe de l'Est pour arrêter les derniers agents de l'HYDRA, tandis que Steve et Sam décident de partir à la recherche de Bucky.
Après le générique, on voit le baron Strucker, désormais aux commandes de l'HYDRA, qui a récupéré le sceptre de Loki et qui retient prisonniers Vif-Argent et la sorcière Rouge? À la toute fin, on voit Bucky visiter l'exposition sur Captain America et enfin comprendre le lien qui les unit.
Pendant un an d'exil, Loki, le frère adopté de Thor s'allie avec l'Autre, le chef d'une race extra-terrestre connue sous le nom de Chitauris. Un marché est fait, L'Autre souhaite s'emparer du Cube cosmique (Tesseract) qui est actuellement sur la Terre. Avec l'aide de l'armée des Chitauris, Loki pourra prendre le contrôle de cette planète en échange du Cube cosmique.
Sur Terre, Nick Fury arrive dans un centre de recherche du SHIELD lors d'une évacuation. L'équipe du docteur Erik Selvig travaille sur le Cube cosmique. Alors que les scientifiques cherchent à comprendre les soudaines variations énergétiques du Cube cosmique, celui-ci se met brutalement à rayonner et suite à une décharge brutale ouvre un portail à travers l'espace. Apparaît alors Loki, qui, grâce à son sceptre, cause de gros dégâts tout en tuant plusieurs agents. Il envoûte Clint Barton alias ?il-de-faucon, un agent du SHIELD ainsi que le Dr Selvig. Tous trois s'enfuient avec le Cube cosmique malgré les efforts de l'agent Maria Hill. C'est alors que le centre s'écroule dans un gigantesque cataclysme créé par le Cube cosmique, ne laissant au final qu'un gigantesque cratère. Nick Fury parvient à s'échapper avec la majeure partie de son équipe, mais il n'a pu empêcher Loki, Selvig et ?il-de-faucon de s'enfuir.
Nick Fury prend la décision de réactiver le projet Initiative des Avengers afin de récupérer le Cube cosmique et mettre fin aux plans de Loki. Natasha Romanoff alias la Veuve Noire est envoyée en Inde pour recruter le docteur Bruce Banner alias Hulk, tandis que l'agent Phil Coulson rend visite à Tony Stark alias Iron Man et que Fury s'entretient avec Steve Rogers alias Captain America. L'équipe est rassemblée à bord de l'Héliporteur, un porte-avions capable de voler, et travaille sur un moyen de localiser le Cube cosmique. Après avoir capturé Loki, qui cherchait à dominer la population incrédule et apeurée de Stuttgart en Allemagne pendant que ses hommes subtilisaient un morceau d'iridium, l'équipe est rejointe par Thor, renvoyé sur Terre un an après son bannissement pour ramener Loki à Asgard. Mais Iron Man défie Thor pour l'empêcher de partir avec Loki avant d'avoir retrouvé le Cube cosmique et Captain America arrive à son tour. Thor s'en prend à Captain America, et après une nouvelle mesure du rapport de forces, ils décident d'arrêter ce combat inutile.
De retour dans l'Héliporteur, de profonds désaccords semblent diviser les membres de l'équipe et chacun essaye de justifier sa place à bord quand Loki, interrogé par la Veuve Noire, révèle par erreur une partie de son plan : il projette de réveiller Hulk en faisant brutalement attaquer le vaisseau par un commando mené par ?il-de-faucon. Son plan fonctionne, car Loki parvient non seulement à s'évader, blessant mortellement au passage l'agent Coulson, mais surtout à endommager le vaisseau par l'intermédiaire d'un Hulk rendu fou furieux et qui s'est battu contre Thor.
La Veuve Noire réussit malgré tout à assommer et capturer ?il-de-faucon, et celui-ci revient à la raison. Nick Fury utilise la mort de Coulson pour souder l'équipe, qui réalise qu'elle n'a d'autre choix que de collaborer étroitement sous le nom des Avengers pour mettre un terme aux plans de Loki. Ayant finalement localisé l'endroit où le portail sera ouvert, à l'emplacement de la tour Stark à New York, les Avengers arrivent trop tard pour empêcher le portail d'être ouvert et les Chitauris d'envahir la ville.
S'ensuit alors un combat titanesque dans les rues de Manhattan, chacun parvenant à repousser les vagues de Chitauris, mais ceux-ci sont trop nombreux. Dans un mouvement de panique, les autorités du SHIELD décident d'atomiser l'île de Manhattan pour éradiquer les Chitauris. Le docteur Selvig, libéré du contrôle de Loki, révèle à la Veuve Noire que le sceptre de Loki peut être utilisé pour fermer le portail. Iron Man intercepte de justesse le missile et grâce à son armure, parvient à le guider jusqu'à travers le portail et l'accompagne dans l'espace, se sacrifiant. Le missile détruit le vaisseau-mère des Chitauris et ces derniers meurent. Avant qu'Iron Man ne manque de puissance et retombe sur Terre, Hulk l'attrape dans sa chute et le sauve pendant que la Veuve Noire referme le portail grâce au sceptre de Loki. La Terre est sauvée. Thor quitte la Terre avec Loki grâce au Cube cosmique pour rejoindre Asgard. Les Avengers peuvent savourer leur triomphe bien que chacun fasse le choix de partir de son côté. Nick Fury, persuadé que chaque membre reviendra si jamais une nouvelle menace apparaissait, décide de ne pas les suivre à la trace comme il l'avait fait dans le passé.
Pendant ce temps dans l'espace, l'Autre explique à un interlocuteur que les humains se sont révélés plus coriaces que prévu. Selon lui, les défier c'est s'exposer à la mort. On découvre alors le visage de celui qui fût l'instigateur de ce chaos orchestré depuis le début : Thanos. En entendant le mot « mort », il se mit à sourire car il est à préciser que dans les comics, Thanos se considérait lui-même comme l'amant de la Mort.
Pendant la Seconde Guerre mondiale, Steve Rogers, frêle et timide, se porte volontaire pour participer à un programme expérimental qui va le transformer en un Super Soldat connu sous le nom de Captain America. Allié à Bucky Barnes et Peggy Carter, il sera confronté à la diabolique organisation HYDRA dirigée par le redoutable Crâne Rouge.
Reed Richard, alias Mister Fantastic, et Sue Storm, la Femme invisible, sont enfin sur le point de se marier et tous les préparatifs sont prêts pour la cérémonie. Du fond de l'espace surgit alors le Surfer d'argent qui provoque divers accidents climatiques autour de lui. Les Quatre Fantastiques doivent alors faire face à la menace en faisant cause commune avec leur ennemi, le docteur Fatalis. Mais le Surfer d'Argent ne représente pas le pire danger. Il n'est en fait que l'émissaire de Galactus, le dévoreur de mondes, et la Terre n'a plus que sept jours devant elle.
Après avoir battu leur ennemi de toujours, Shredder, Leonardo, Raphael, Donatello et Michelangelo se sont éloignés les uns des autres et ne se parlent plus beaucoup. Leur vieux maître et père adoptif, Splinter essaie tant bien que mal de maintenir leur cohésion. De plus, il sent qu'une menace plane sur New York...
En effet, Max Winters, un richissime industriel, prévoit de se construire une vaste armée pour conquérir le monde. Les Tortues Ninja, aidées de leurs amis fidèles April O'Neil et Casey Jones, vont devoir à nouveau livrer bataille ensemble pour sauver la ville...
Exposés à une dose massive de rayons cosmiques lors d'une mission spatiale, Red (Reed dans la version originale) Richards, Jane (Sue ou Susan dans la version originale) Storm, Johnny Storm et Ben Grimm acquièrent des super-pouvoirs. Ils deviennent respectivement Mr Fantastique, la Femme Invisible (the Invisible Girl puis the Invisible Woman), la Torche Humaine (the Human Torch) et la Chose (The Thing). Sous le nom des Quatre Fantastiques, ils luttent contre les forces extra-terrestres ou venues d'autres dimensions qui menacent la Terre.