身经百战的超级英雄们产生了职业倦怠，已经卸下钢铁战甲的托尼·斯塔克因此发明了“奥创”——一个有自我意识、有学习能力的人工智能机器人，并将指挥机器人军团的重任交给奥创。

一股突如其来的强大邪恶势力对地球造成致命威胁，没有任何一个超级英雄能够单独抵挡。长期致力于保护全球安危的神盾局感到措手不及，其指挥官“独眼侠”尼克-法瑞意识到他必须创建一个“史上最强”的联盟组织，云集各方超级英雄一起发威，才能拯救世界于水深火热，抵御黑暗势力的侵袭。

银行出纳员盖（瑞安·雷诺兹 饰）发现自己其实是开放世界电子游戏中的背景角色，于是决定成为英雄，并改写自己的故事。现在，在一个没有限制的世界里，他决心以自己的方式拯救他的世界，以免为时过晚。

渐渐习惯了现代生活的美国队长史蒂夫，在一次行动后隐隐嗅到神盾局内部所弥漫出来的凶险气味。而当得知神盾局正秘密进行的“洞察计划”后，他更为此感到愤怒。某天，神盾局指挥官尼克-法瑞遭到一群武装分子袭击，他拼尽全力将一支U盘交到美国队长手中。

超级都市旧京山，热爱发明创造的天才少年小宏，在哥哥泰迪的鼓励下参加了罗伯特·卡拉汉教授主持的理工学院机器人专业的入学大赛。他凭借神奇的微型磁力机器人赢得观众、参赛者以及考官的一致好评，谁知突如其来的灾难却将小宏的梦想和人生毁于一旦。

在一个四面环海、风景如画的阿伦黛尔王国，生活着两位可爱美丽的小公主，艾莎和安娜。艾莎天生具有制造冰雪的能力，随着年龄的增长，她的能力越来越强，甚至险些夺走妹妹的生命。

一个由精灵、巨魔和小仙子等奇幻生物组成的现代世界。在那里独角兽在垃圾桶中穿行，有着糖果花纹的老鼠。影片拥有一个大背景，魔法是存在的，但它早已被现代科技取代并且被人们遗忘。一对十几岁的兄弟，在他们尚不更事时父亲便已离世，在一次契机下，他们决定寻找这个梦幻世界中仅存的魔法，来与父亲共度最后一段美好的时光。

美国队长史蒂夫·罗杰斯带领着全新组建的复仇者联盟，继续维护世界和平。然而，一次执行任务时联盟成员不小心造成大量平民伤亡，从而激发政治压力，政府决定通过一套完整的监管系统来管理和领导复仇者联盟。联盟内部因此分裂为两派，神秘莫测的巴基似乎成为内战的关键人物。

雷神是一个强大却傲慢的勇士，他鲁莽的举动点燃了古代战争的战火。作为惩罚，他被发配到地球并强迫生活在人类中间，然而地球却遭到了恶势力派来的阿斯加德王国黑势力力量的入侵，雷神肩负保护地球的重任，在这里他学会了如何成为一个真正的英雄。

本片改编自同名漫画作品，以二战时期为背景，讲述了一个叫做史蒂夫·罗杰斯的年轻人参加美军秘密试验，在被注射了超级士兵的血清后成为“美国队长”，与纳粹展开对抗的故事。