圣诞老人诺斯（亚历克·鲍德温 Alec Baldwin 配音）、复活节兔子（休·杰克曼 Hugh Jackman 配音）、牙仙（艾拉·菲舍尔 Isla Fisher 配音）和沙人，这些童年的守护者个个长生不老、力量强大又动作敏捷，他们的任务就是尽其所能保护所有孩子的天真与想象力，但一个心怀不轨的坏蛋出现了，他打算抢夺孩子们的希望和梦想来抹去守护者的存在。此时这群深受喜爱的英雄需要杰克冻人（克里斯·派恩 Chris Pine 配音）助其一臂之力，但这位新加入的守护者却只喜欢玩雪，对拯救世界毫不关心。从北极最深的隐蔽处、上海的屋顶到新英格兰的迷你小镇，守护者在世界各个角落进行一场规模浩大的战争以对抗邪恶又擅于蛊惑人心的的食虫人（裘德·洛 Jude Law 配音）。他的阴谋是到处散布恐惧来征服全世界，而唯一能够阻止他的就是相信的力量，以及守护者拥有的神奇魔力。

一股突如其来的强大邪恶势力对地球造成致命威胁，没有任何一个超级英雄能够单独抵挡。长期致力于保护全球安危的神盾局（SHIELD）感到措手不及，其指挥官“独眼侠”尼克·弗瑞（塞缪尔·杰克逊 饰）意识到他必须创建一个“史上最强”的联盟组织， 云集各方超级英雄一起发威，才能拯救世界于水深火热，抵御黑暗势力的侵袭。于是由六大超级英雄——“钢铁侠”（小罗伯特·唐尼 饰）、“雷神” （克里斯·海姆斯沃斯 饰）、“美国队长”（克里斯·埃文斯 饰）、“绿巨人” （马克·鲁弗洛 饰）、“黑寡妇”（斯嘉丽·约翰逊 饰）和“鹰眼”（杰瑞米·雷纳 饰）组成的 “复仇者联盟”应运而生。他们各显神通，团结一心，终于战胜了邪恶势力，保证了地球的安全。