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，并将保护世界的重任交给奥创。令超级英雄们始料不及的是，不断进化的奥创得出了“人类是地球上最大的威胁”这一结论，进而开始实施消灭人类的计划。有强大能力的改造人兄妹快银和绯红女巫也成为奥创的帮手，四处制造麻烦。于是，在地球面临生死存亡的紧急关头时，超级英雄们挺身而出承担起拯救世界的重任，他们将阻止可怕的人工智能机器人“奥创”制定恐怖计划。 最先与灭霸军团遭遇的雷神索尔一行遭遇惨烈打击，洛基遇害，空间 托尼·斯塔克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、雷神、绿巨人、黑寡妇和鹰眼，不得不接受终极考验，拯救危在旦夕的地球。神秘反派奥创逐渐崛起，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·马克西莫夫和皮特罗·马克西莫。 最先与灭霸军团遭遇的雷神索尔一行遭遇惨烈打击，洛基遇害，空间宝石落入灭霸之手。未几，灭霸的先锋部队杀至地球，一番缠斗后掳走奇异博士。为阻止时间宝石落入敌手，斯塔克和蜘蛛侠闯入了敌人的飞船。与此同时，拥有心灵宝石的幻视也遭到外星侵略者的袭击，为此美国队长、黑寡妇等人将其带到瓦坎达王国，向黑豹求助。幸免于难的索尔与星爵一行相逢，随后他们兵分两路。索尔与火箭、格鲁特踏上再铸雷神之锤的旅程，星爵则与卡魔拉等人试图阻止灭霸的恶行。而知晓灵魂宝石下落的卡魔拉，同样是其义父灭霸追踪的对象。攸关整个宇宙命运的史诗战役全面 托尼·斯塔克试图重启一个已经废弃的维和项目，不料该项目却成为 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的帮助下找到灭霸归隐之处，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。与美国队长冰释前嫌的托尼找到了穿越时空的方法，星散各地的超级英雄再度集结，他们穿越到不同的时代搜集无限宝石。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…… 银河系中的至尊霸主灭霸（乔什·布洛林饰）带着几个得力手下破坏星球，只为了将所有的无限宝石镶嵌于金属手套上，这个手套可以将整个银河系彻底摧毁。为了拯救宇宙，托尼·斯塔克（小罗伯特·唐尼饰）和史蒂夫·罗杰斯（克里斯·埃文斯饰）需要摒弃前嫌，重组复仇者联盟，并与蜘蛛侠（汤姆·赫兰德饰）、奇异博士（本尼迪克特·康伯巴奇饰）、银河护卫队、黑豹（查德维克·博斯曼饰）以及瓦坎达人民的力量一同作战，阻止灭霸毁灭一半宇宙生命。 九头蛇受尽复仇者联盟的攻击，决定反扑，一心想要毁灭地球。以红骷髅与魔多克为首的九头蛇成员们想尽办法夺得复仇者的心智，以此阻止复仇者保卫地球。然而，复仇者们随机应变，一次次在紧要关头识破九头蛇的骗局与伪装，重新找回自己的超能力并互相配合，及时摆脱险境。超级英雄们激烈回击的作战场景，从不曾让人们失望，复仇者们永远相信，正义终将到来。 
