トニー・スターク（ロバート・ダウニー・Jr.）は放棄された平和維持プロジェクトを再開しようとしたが、思いがけずそのプロジェクトが危機の引き金となった。世界で最も強力なスーパーヒーロー - アイアンマン、キャプテン・アメリカ (クリス・エヴァンス)、ソー (クリス・ヘムズワース)、ハルク (マーク・ラファロ)、ブラック・ウィドウ (スカーレット・ヨハンソン)、ホークアイ (ジェレミー・レナー) は、究極の試練を受け入れなければなりませんでした。地球の危機を救う。謎の悪役ウルトロン (声: ジェームズ・スペイダー) が徐々に台頭し、スーパーヒーローたちは再結集してウルトロンによる人類絶滅計画の実行を阻止するために全力を尽くしなければなりません。戦闘中、アベンジャーズのメンバーは、2人の新しいキャラクター、ワンダ・マキシモフ（エリザベス・オルセン）とピエトロ・マキシモフ（アーロン・テイラー＝ジョンソン）・ジョンソン、そして新たな姿で戻ってきた旧友、ヴィジョン（ポール・ベタニー）にも出会った。世界秩序が崩壊寸前にある中、アベンジャーズはウルトロンの陰謀を阻止しなければならない。次々と強敵が現れ、かつてない世界大戦が始まろうとしていた…。