เมื่อ โทนี่ สตาร์ค (โรเบิร์ต ดาวนี่ย์ จูเนียร์) ริเริ่มโปรแกรม "เพื่อสันติภาพ" ที่ถูกพักไว้ขึ้นใหม่อีกครั้ง เหตุการณ์ก็กลับผิดพลาดและเลวร้ายเกินคาดเดา งานนี้ ไอรอนแมน, ธอร์ (คริส เฮมสเวิร์ธ), ฮัลค์ (มาร์ค รัฟฟาโล่), และเหล่าซูเปอร์ฮีโร่ทีมอเวนเจอร์สต้องกลับมารวมตัวพิทักษ์โลกกันอีกครั้งแล้ว! ขณะที่ชะตาของโลกมนุษย์กำลังแขวนอยู่บนเส้นด้าย เหล่าอเวนเจอร์สจะต้องฝ่าด่านทดสอบสุดท้าทายและยากเกินบรรยาย เพราะศัตรูคราวนี้แข็งแกร่งเกินใคร! พวกเขาต้องต่อสู้กับ อัลตรอน (เจมส์ สเปเดอร์) หุ่นยนต์อัจฉริยะตัวร้ายที่หมายทำลายเผ่าพันธุ์มนุษย์ให้สิ้นซาก และเส้นทางการต่อสู้ในครั้งนี้ ทีมอเวนเจอร์สจะได้พบกับเหล่าคนปริศนาที่ไม่อาจคาดเดาฝ่ายได้ การต่อสู้อันยิ่งใหญ่ครั้งใหม่ที่รวมดาวซูเปอร์ฮีโร่สุดแข็งแกร่งกำลังจะเริ่มขึ้นแล้ว!