Quando Loki (Tom Hiddleston), irmão de Thor (Chris Hemsworth), chega à Terra e torna-se uma ameaça para a humanidade, Nick Fury (Samuel L. Jackson), diretor da agência internacional de pacificação conhecida como S.H.I.E.L.D., se vê em busca de uma equipe capaz de tirar o mundo da iminência do desastre. Um ousado recrutamento se inicia e logo os heróis Homem de Ferro (Robert Downey Jr.), Capitão América (Chris Evans), O Incrível Hulk (Mark Ruffalo), Viúva Negra (Scarlett Johansson), Gavião Arqueiro (Jeremy Renner) e o próprio Thor terão de colocar de lado suas diferenças e aprender a trabalhar em equipe, a fim de derrotar Loki e seus aliados alienígenas Chitauri.