故事开始于一股突如其来的强大力量，它来自宇宙魔方，并带来了邪神洛基（汤姆·希德勒斯顿饰）。洛基不仅带走了宇宙魔方，还摧毁了实验现场，使得长期致力于保护全球安危的“神盾局”感到措手不及。指挥官“独眼侠”尼克·弗瑞（塞缪尔·L·杰克逊饰）认识到，要拯救世界，他必须创建一个“史上最强”的联盟组织，集结各方超级英雄。

于是，六大超级英雄应运而生，他们分别是“钢铁侠”托尼·史塔克（小罗伯特·唐尼饰）、“雷神”索尔·奥丁森（克里斯·海姆斯沃斯饰）、“美国队长”史蒂夫·罗杰斯（克里斯·埃文斯饰）、“绿巨人”布鲁斯·班纳（马克·鲁法洛饰）、“黑寡妇”娜塔莎·罗曼诺夫（斯嘉丽·约翰逊饰）和“鹰眼”克林特·巴顿（杰瑞米·雷纳饰）组成的“复仇者联盟”。

这支联盟的成员各自拥有独特的超能力和技能，但他们不仅仅是单打独斗的英雄，更是团结一心，共同面对来自外星的邪恶势力的挑战。他们一起战斗，保卫地球的安全，不惜付出一切，甚至生命。