影片讲述了神盾局指挥官尼克·弗瑞为了对付《雷神》中被流放的洛基，积极奔走寻找最强者，在神盾局斡旋下将钢铁侠、美国队长、雷神托尔、绿巨人、黑寡妇和鹰眼侠六位超级英雄集结在一起，组成了复仇者联盟，共同携手应对邪神洛基。

洛基在幕后黑手的支持下拥有了一支外星军队入侵地球，雷神、美队、钢铁侠、鹰眼、黑寡妇、绿巨人集结起来组建了“复仇者联盟”，最终成功击退了洛基，而幕后黑手也在片尾献出真身——他就是“疯泰坦”灭霸，至于他的目的究竟是什么，这时候还不得而知。