托尼·斯塔克（小罗伯特·唐尼 Robert Downey Jr. 饰）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（克里斯·埃文斯 Chris Evans 饰）、雷神（克里斯·海姆斯沃斯 Chris Hemsworth 饰）、绿巨人（马克·鲁弗洛 Mark Ruffalo 饰）、黑寡妇（斯嘉丽·约翰逊 Scarlett Johansson 饰）和鹰眼（杰瑞米·雷纳 Jeremy Renner 饰），不得不接受终极考验，拯救危在旦夕的地球。神秘反派奥创（詹姆斯·斯派德 James Spader 配音）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（伊丽莎白·奥尔森 Elizabeth Olsen 饰）和皮特罗·马克西莫夫（亚伦·泰勒-约翰逊 Aaron Taylor-Johnson 饰），以及以全新面目归来的老朋友——幻视（保罗·贝坦尼 Paul Bettany 饰）。
　　世界秩序濒临崩溃，复仇者联盟必须阻止奥创的阴谋。强敌不断出现，一场空前绝后的全球浩战即将展开…

影片故事发在在《复仇者联盟4：终局之战》事件之后，雷神索尔（克里斯·海姆斯沃斯 饰）踏上了一段他从未经历过的旅程：找回自我。但索尔的退休计划却被企图消灭众神的屠神者格尔（克里斯蒂安·贝尔 饰）打断，他只好与女武神瓦尔基里（泰莎·汤普森 饰）和寇格（塔伊加·维迪提 饰）再次联手，其间更发现自己八年未见的前女友简·福斯特（娜塔莉·波特曼 饰）获得了雷神之力、挥舞着多年前在自己面前毁灭的雷神之锤，令索尔惊讶不已。他们一起踏上了星际冒险，以揭开格尔的复仇之谜，并在为时已晚之前阻止他。

很久很久以前，在一个美丽华贵的国度，善良而迷人的白雪公主（克里斯汀·斯图尔特 Kristen Stewart 饰）降生到这个世上。她用有让人欣羡的家境与童年，但是好景不长，他的母亲过早去世，祖国遭遇神秘的黑色军队袭击，更为绝望的是父王将偶然相遇的绝世美女拉文娜（查理兹· 塞隆 Charlize Theron 饰）迎为新的王后。拉文娜带来了难以想象的灾难，她狂暴与黑暗的欲望使她攫取了整个国家。在得知王后将要加害自己之时，白雪公主奋力从城堡逃脱躲入黑森林。不久，肩负着残酷使命的猎人（克里斯·海姆斯沃斯 Chris Hemsworth 饰）尾随而至……

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。