自纽约大战之后,地球上最强大的超级英雄们组成了“复仇者联盟”保卫地球,期间钢铁侠托尼斯塔克抛弃了自己胸前的反应堆,证明了自己即使没有铁甲依然是钢铁侠;雷神在地球上发现了以太粒子,击败了黑暗精灵,并修复了彩虹桥,自此可以自由穿梭于仙宫与地球之间;美国队长和黑寡妇发现了九头蛇渗透神盾局的阴谋,将九头蛇与神盾局一起消灭,但是神盾局的资料及资源大量泄露,其中最重要的洛基的权杖落在了斯托克男爵的手上,复仇者们为了夺回权杖,再次集结,向斯托克位于索科威亚的要塞进攻。而此时,斯托克男爵凭借权杖中心灵宝石的力量,已经成功制造出了强化变种人——快银和绯红女巫。斯托克男爵的军队完全抵抗不住复仇者的进攻,托尼在进入斯托克的要塞后找到了权杖及齐塔瑞大军的残骸,在绯红女巫旺达的精神力量影响下,托尼看到了复仇者全灭的情景,在他心里造成了巨大的影响。复仇者击败斯托克男爵后,将他抓捕投入监狱,复仇者们带着洛基的权杖回到了由斯塔克大楼改造成的复仇者总部,由于托尼一直在意于自己看到的幻象,从而诞生了制造覆盖全球的人工智能来保护地球的想法,而他想要制造的人工智能,就是——奥创。为了制造奥创,托尼瞒着其他队友,只拉上了布鲁斯·班纳博士与他共同研究权杖中心灵宝石的力量,在经历了一次次失败之后,托尼与班纳暂时放弃了研究,前去参加庆功会,而在他们不知觉的情况下,奥创自我觉醒,并且攻击同化了(部分)贾维斯。庆功会结束后,复仇者众人挨个试验自己能否拿起索尔的锤子,就在这时奥创出现,并控制了托尼的钢铁军团,对复仇者发起了袭击,就在复仇者们应付钢铁军团的时候,奥创偷走了洛基的权杖,并将自己的思想传送到了索科威亚,制造了新的身躯,并招募了快银与绯红女巫。复仇者之间产生了激烈的争论,索尔与队长都对托尼产生了不满,但是情况紧急,复仇者们只能暂时将目光放在眼前的敌人身上。通过查阅资料,复仇者得知奥创要以振金来达到自己的目的,于是众人赶到战争贩子尤利西斯·克劳的基地,与奥创不期而遇,双方展开大战,混战中,托尼与奥创打斗至别处,而美国队长、索尔、黑寡妇等都被绯红女巫的精神攻击击溃,布鲁斯班纳也被控制,变身为浩克大肆破坏。解决了奥创的托尼紧急赶到浩克身边,无奈之下召唤了维罗妮卡,组成了反浩克装甲与浩克战斗,经过一番激战,托尼成功将浩克制服,令他恢复了理智,变回了布鲁斯班纳。由于浩克的破坏,复仇者被推到了风口浪尖之上,整个队伍遭受了重大打击,为了躲避社会舆论,同时休整队伍,鹰眼将复仇者们带到了自己秘密的家中。索尔为了弄清楚自己在幻象中见到的情景,离开了鹰眼的家去找寻艾瑞克·赛尔维格教授,而其他复仇者则在鹰眼家中暂时休整。黑寡妇向班纳表白了自己的心声,但是被班纳博士拒绝。队长与托尼就奥创的诞生再一次起了争执,这时鹰眼的妻子请求托尼去修一下自己家的拖拉机,托尼到了仓库后却发现前神盾局局长尼克福瑞在等他,托尼向尼克坦白了自己看到的幻象,尼克则让托尼明白,他不能让自己沉沦于他可能犯下的错,而要注重与解决现在犯下的错。索尔找到了艾瑞克教授,教授将他带到了一个山洞之中,索尔在山洞的水潭里再次看到了幻象,同时看到了无限宝石的起源,索尔也终于明白了奥创真正想要的是什么。在鹰眼家中,复仇者与尼克福瑞商量对付奥创的战略,最终班纳得出了结论,奥创想要的是进化,它要用手上的振金创造一个新的自己。并通过网络向全球发动网络攻击,于是托尼赶往奥斯陆阻止奥创的网络攻击,班纳返回复仇者大楼做准备,美国队长、鹰眼和黑寡妇则前往韩国制止奥创的行动。与此同时,奥创已经赶到了韩国,控制了海伦博士,利用再生摇篮与振金制造自己新的身躯,并将洛基权杖上的心灵宝石放到了新身躯的头上。绯红女巫通过读取奥创的思维得知了奥创想要消灭所有人类的计划,女巫与快银因此与奥创倒戈相向,女巫解除了海伦博士的心灵控制,海伦博士停止了奥创向新的身体里输送思维的动作,奥创恼羞成怒,打伤了海伦博士,并命令它的机器人带着再生摇篮离开韩国。此时队长一行人也赶到了韩国,队长从海伦的口中得知了再生摇篮的秘密,立即追击奥创,在公路上与奥创大战,黑寡妇也加入战团,开始抢夺再生摇篮。在快银和女巫的帮助下,队长成功击退奥创,黑寡妇也夺回了再生摇篮,但却被奥创的机器人掳走,鹰眼欲救无从,只能先带着再生摇篮返回复仇者大楼。队长告知快银与女巫再生摇篮会被送到托尼手中,女巫警告队长托尼一定会将再生摇篮里的事物造出来以弥补他的过错,队长火速赶回复仇者大楼,果不其然托尼与班纳将贾维斯的程序输入了再生摇篮,意图将这个超级机器人制造出来,队长、快银、女巫进行阻止,双方混战,混乱中索尔赶回,用他的雷霆之力灌注于再生摇篮之上,催生了超级机器人——幻视。幻视向复仇者们阐述了自己与奥创的不同,并表示自己会帮助复仇者阻止奥创,就在众人将信将疑之际,幻视拿起了索尔的锤子。黑寡妇被奥创关押之后,利用摩斯密码通知了鹰眼自己与奥创的所在地——索科威亚,在队长的指挥下,复仇者再次集结,赶往索科威亚,与奥创进行最后的决战。复仇者赶到索科威亚,疏散群众离开,索尔潜入地底,发现了奥创的地下基地。托尼与奥创正面抗衡,奥创告诉托尼剩下的振金都被它做成了反重力装置,这部反重力装置能将整个索科威亚带到天上,当索科威亚上升到一定高度时再落下,就会毁灭整个地球。班纳找到了被关押的黑寡妇,并将她救了出来,此时幻视将奥创从全球网络中赶了出来,恼羞成怒的奥创启动了反重力装置,索科威亚开始向空中升起,黑寡妇将班纳推下悬崖,促使班纳变身为无敌浩克,二人返回索科威亚参战。此时索科威亚已经成为战场,复仇者与奥创的机器人展开决战,但更大的威胁仍然是不断升高的索科威亚,并且索科威亚还有数以万计的平民没有撤离,形式岌岌可危,就在这关键时刻,尼克福瑞带着神盾局工作人员驾驶航空母舰赶到,开始帮助复仇者疏散撤离平民,复仇者们重新集结于反重力装置旁边,保护反重力装置不被机器人操纵。大战终于展开,复仇者们大败机器军团,奥创也被幻视、索尔、托尼三人合力打伤,又被浩克一拳打飞,此时平民基本全部撤离,托尼也找到了解决索科威亚问题的方法,就是将整个索科威亚在空中爆炸,黑寡妇前去寻找浩克,准备“摇篮曲”与他一同撤离,这时奥创驾驶昆式战机杀回,开枪打中浩克,又冲向了正在救援孩子的鹰眼,在千钧一发之际,快银冲出为鹰眼挡了子弹,却牺牲了自己,愤怒的绯红女巫爆发了力量,消灭了身边所有的机器人,浩克将黑寡妇送到航母上后,追上奥创将它从战机中揪出,奥创跌落回索科威亚,绯红女巫将奥创的中枢核心挖出,为快银报了仇。而浩克却因为不想再被地球厌恶而独自坐上昆式战机离去。残存的机器人终于触碰到反重力装置的开关,索科威亚向地面急速降落,此时所有平民及复仇者均已撤离,幻视也将绯红女巫救走,托尼以能量光束将反重力装置充能至最大化,再由索尔召唤雷霆之力,全力一击,终将索科威亚化为灰烬,一场灾祸就此消弭于无形。众人回到复仇者总部,索尔向队长及托尼讲明了无限宝石的概念及自己的推测,随后返回仙宫,托尼也随之离开了复仇者总部。鹰眼金盆洗手,从此回归家庭,不久后有了第三个孩子。队长及黑寡妇继续留在总部效力,并组织了由猎鹰、战争机器、幻视、绯红女巫等人组成的新复仇者联盟。遥远的泰坦星,一扇大门打开,一个高大的身影走了进来,并在左手上戴上了一只手套,这时,一个低沉的声音响起:“Fine,I will do myself."