徐々に現代の生活に慣れてきたキャプテン・アメリカのスティーブ・ロジャース（クリス・エヴァンス）は、手術後のSHIELD内に漂う不気味な臭いをかすかに嗅ぎます。そしてSHIELDが秘密裏に「インサイトプロジェクト」を進めていることを知り、さらに怒りを募らせた。ある日、シールド司令官ニック・ファリー（サミュエル・L・ジャクソン）は、第二次世界大戦以来最も重要かつ恐ろしい秘密が含まれていたUSBフラッシュドライブをキャプテン・アメリカに届けようと全力を尽くした。その後、キャプテン・アメリカはニック殺害の容疑で元監督アレクサンダー・ピアース（ロバート・レッドフォード）から指名手配され、逃走中にブラック・ウィドウ（スカーレット・ヨハンソン）とベテラン「ファルコン」（アンソニー）の助けを得た。マッキー）。彼らはSHIELDの秘密を暴き、「インサイトプロジェクト」の実行を阻止するために時間との戦いをしなければなりません...