效力于美国国防情报局的特工亨利·布罗根（威尔·史密斯 Will Smith 饰）是一名顶尖狙击手，在他的职业生涯中，曾奉命扫除许多威胁国家安全的恐怖分子。执行任务时的他下手果断，毫不迟疑。可是最后一次任务险些失手，却让他产生了动摇，进而提出解甲归田。怎奈放下屠刀的他，偶然听到了一个有关国家机密的大事，随即便招来杀人之祸。在躲过政府第一次围剿之后，他偕同因监视自己而意外被卷入其中的女特工丹妮（玛丽·伊丽莎白·温斯特德 Mary Elizabeth Winstead 饰）展开逃亡，投奔昔日战友巴伦（本尼迪克特·王 Benedict Wong 饰）。
未曾想新的杀手阴魂不散，尾随而至。更令亨利惊讶的是，追杀他的竟是年轻了25岁的另一个自己……

几近绝望的复仇者们在惊奇队长的帮助下找到灭霸归隐之处，却得知六颗无限宝石均被销毁，希望彻底破灭。五年后，迷失在量子领域的蚁人意外回到现实世界，他的出现为幸存的复仇者们点燃了希望。与美国队长冰释前嫌的托尼找到了穿越时空的方法，星散各地的超级英雄再度集结，他们将分别穿越不同的时代去搜集无限宝石。与此同此，平行宇宙的灭霸察觉了他们的计划。这是一场注定要载入史册的终局之战，超级英雄们为了心中恪守的信念前仆后继……

未来世界，随着科技的飞速进步，地球的污染也越来越严重。为了遏制这种现状，一家名为月能工业有限公司的企业应运而生。该公司致力于月球能源的开发，通过采集氦-3来满足地球对能源的需求。月能公司在月球设有基地，山姆·贝尔（山姆·洛克威尔 Sam Rockwell 饰）正是该基地 上唯一的工作人员。山姆是公司聘用的合同工，他已在月球孤零零地生活3年，陪伴他的只有智能机器人戈蒂（凯文·斯派西 Kevin Spacey 饰）。枯燥乏味的生活令山姆归心似箭，在还有两周就离开月球的时候，山姆偶然遭遇一起事故。醒来后的他发现戈蒂似乎对其有所隐瞒，公司高层也拒绝他的回程请求。山姆借机逃出基地，却在事故发生地点发现另一个自己……
本片荣获2009年爱丁堡国际电影节最佳英国影片奖、2009年西雅图国际电影节最佳男主角奖。

最先与灭霸军团遭遇的雷神索尔一行遭遇惨烈打击，洛基遇害，空间宝石落入灭霸之手。未几，灭霸的先锋部队杀至地球，一番缠斗后掳走奇异博士。为阻止时间宝石落入敌手，斯塔克和蜘蛛侠闯入了敌人的飞船。与此同时，拥有心灵宝石的幻视也遭到外星侵略者的袭击，为此美国队长、黑寡妇等人将其带到瓦坎达王国，向黑豹求助。幸免于难的索尔与星爵一行相逢，随后他们兵分两路。索尔与火箭、格鲁特踏上再铸雷神之锤的旅程，星爵则与卡魔拉等人试图阻止灭霸的恶行。而知晓灵魂宝石下落的卡魔拉，同样是其义父灭霸追踪的对象。
攸关整个宇宙命运的史诗战役全面展开，超级英雄们为了平凡而自由的生命奋不顾身……