หลังเหตุการณ์ในกัปตันอเมริกา 70 กว่าปีต่อมา เทสเซอแรกต์ วัตถุลึกลับที่มี Space Gem อัญมณีอวกาศ ซึ่งถูกค้นพบและเก็บรักษาไว้โดยหน่วย S.H.I.E.L.D. (ชีลด์) เกิดพลังไม่เสถียรและเปิดประตูมิติขึ้นมาเอง ทำให้ โลกิ บุกเข้ามาขโมยเทสเซอแรกต์ไปได้ นิค ฟิวรี่ ผ.อ.หน่วยชีลด์จึงต้องรวมทีมซูเปอร์ฮีโร่ที่ประกอบด้วย ไอรอนแมน, กัปตันอเมริกา, ธอร์, ฮัลค์, ฮอร์คอาย และแบล็ควิโดว์ เพื่อหยุดยั้งแผนของโลกิในการนำทัพเอเลี่ยนบุกยึดโลก