Alors que les Avengers et leurs alliés ont continué de protéger le monde face à des menaces bien trop grandes pour être combattues par un héros seul, un nouveau danger est venu de l'espace : Thanos. Despote craint dans tout l'univers, Thanos a pour objectif de recueillir les six Pierres d'Infinité, des artefacts parmi les plus puissants de l'univers, et de les utiliser afin d’imposer sa volonté sur toute la réalité. Tous les combats que les Avengers ont menés culminent dans cette bataille, qui décidera du destin de la Terre et du reste de l'univers, et qui impliquera tous les héros déjà connus, dont les Gardiens de la Galaxie.
The Asgardian Loki encounters the Other, the leader of an extraterrestrial race known as the Chitauri. In exchange for retrieving the Tesseract, a powerful energy source of unknown potential, the Other promises Loki an army with which he can subjugate Earth. Nick Fury, director of the espionage agency S.H.I.E.L.D., and his lieutenant Agent Maria Hill arrive at a remote research facility during an evacuation, where physicist Dr. Erik Selvig is leading a research team experimenting on the Tesseract. Agent Phil Coulson explains that the object has begun radiating an unusual form of energy. The Tesseract suddenly activates and opens a wormhole, allowing Loki to reach Earth. Loki takes the Tesseract and uses his scepter to enslave Selvig and a couple of agents, including Clint Barton, to aid him in his getaway.
In the Eastern European country of Sokovia, the Avengers – Tony Stark, Steve Rogers, Thor, Bruce Banner (Hulk), Natasha Romanoff, and Clint Barton – raid a Hydra outpost led by Baron Wolfgang von Strucker, who has been experimenting on humans using the scepter previously wielded by Loki. They encounter two of Strucker's experiments – twins Pietro, who has superhuman speed, and Wanda Maximoff, who can manipulate minds and project energy – and apprehend Strucker, while Stark retrieves Loki's scepter.
Après avoir participé à l'affrontement entre Iron Man et Captain America, le roi T'Challa retourne chez lui dans la nation africaine reculée et technologiquement avancée du Wakanda, pour servir son pays en tant que nouveau roi. Cependant, le pouvoir de T'Challa va bientôt être défié par des factions de son propre pays. Quand deux ennemis conspirent pour détruire le Wakanda, la Panthère noire doit s'allier à l'agent de la CIA Everett K. Ross et aux membres du Dora Milaje, les forces spéciales du Wakanda, pour éviter que le pays ne soit emporté dans un conflit mondial.
Tony Stark recalls a New Years Eve party in 1999 where he meets scientist Maya Hansen, the inventor of Extremis, an experimental regenerative treatment intended to allow recovery from crippling injuries. Disabled scientist Aldrich Killian offers them a place in his company Advanced Idea Mechanics, but Stark rejects the offer, humiliating Killian.
Le Soldat de l'Hiver (alias Bucky Barnes) a autrefois été reconditionné dans une base militaire soviétique sibérienne et hypnotisé à l'aide de certains mots. Quiconque prononce ces mots en russe plonge le Soldat de l'Hiver en transe et peut lui donner n'importe quel ordre sans qu'il puisse désobéir. C'est ainsi qu'en 1991, le Soldat de l'Hiver a provoqué l'arrêt brutal d'une voiture pour s'emparer dans son coffre d'une valise avec un étrange contenu.
Personnage légendaire depuis 70 ans, Aquaman est le Roi des Sept Mers, régnant à contrecœur sur Atlantis. Pris en étau entre les Terriens qui détruisent constamment la mer et les habitants d'Atlantis prêts à se révolter, Aquaman doit protéger la planète tout entière…
Eight years after Harvey Dent's (Aaron Eckhart) death, the Dent Act grants the Gotham City Police Department powers which nearly eradicate organized crime. Feeling guilty for covering up Dent's crimes, Police Commissioner James Gordon (Gary Oldman) writes a resignation speech confessing the truth but decides not to use it. Batman has disappeared, and Bruce Wayne (Christian Bale) has become a recluse. Cat burglar Selina Kyle (Anne Hathaway) obtains Bruce's fingerprints from his home, kidnaps a congressman, then disappears. Selina hands Bruce's fingerprints to Phillip Stryver (Burn Gorman), an assistant to Bruce's business rival John Daggett (Ben Mendelsohn), in hope of having her criminal record erased. Stryver double-crosses Selina, but she uses the congressman's stolen phone to alert the police to their location. Gordon and the police arrive to find the congressman, and then pursue Stryver's men into the sewers while Selina flees. A masked militant named Bane (Tom Hardy) captures Gordon. Gordon escapes and is found by John Blake (Joseph Gordon-Levitt), a once-orphaned patrol officer who has deduced Batman's true identity from their similar backgrounds. Gordon promotes Blake to detective, with Blake reporting directly to him.
Peter Parker plans to propose to Mary Jane Watson, who has just made her Broadway musical debut. A meteorite crashes near the two in Central Park, and an extraterrestrial symbiote attaches itself to Peter's moped. While fleeing police, escaped prisoner Flint Marko falls into a particle accelerator that fuses his DNA with surrounding sand, allowing him to shapeshift at will as the Sandman. Peter's best friend, Harry Osborn, who blames him for his father's death, attacks Peter using weapons based on his father's Green Goblin technology. Harry injures his head and suffers partial amnesia, forgetting that Peter is Spider-Man and his desire for revenge. During a festival honouring Spider-Man, Marko robs an armored car. NYPD Captain George Stacy tells Peter and Aunt May that Marko was Uncle Ben's killer, and Dennis Carradine was only an accomplice. While a vengeful Peter sleeps, the symbiote bonds with him. Peter wakes up hanging from a skyscraper. His costume becomes black and his powers increase, but the symbiote brings out Peter's dark side. Wearing the new suit, Spider-Man locates Marko and battles him in a subway tunnel, reducing him to mud using water.
À la suite de sa participation à l'affrontement entre Iron Man et Captain America, Peter Parker, un jeune lycéen fréquentant le lycée de Midtown continue à se servir de ses pouvoirs sous le masque de Spider-Man pour lutter contre la criminalité qui ronge la ville de New York, tout en essayant de trouver un équilibre entre sa vie de lycéen, son amour secret pour Liz Allen, son ami Ned Leeds et sa carrière de super-héros masqué. Mais avec la venue d'un nouveau super-vilain nommé le Vautour équipé d'un exosquelette créé à partir de technologie Chitauri (depuis la bataille de New York), Peter devra faire ses preuves en affrontant ce dernier pour prouver à Tony Stark qu'il peut être un membre des Avengers.
Gotham City-based vigilante Batman travels to Metropolis to preemptively combat Superman, fearing what would happen if the latter is kept unchecked, while another threat endangers humankind.
Après leurs premières aventures où ils ont affronté Ronan, les Gardiens de la Galaxie voyagent entre les planètes et vendent leurs services. Ils vont découvrir la mystérieuse filiation de Star-Lord.