变种人族群遭到了前所未有的毁灭性打击，而这一切的根源是“魔形女”瑞雯（詹妮弗·劳伦斯 Jennifer Lawrence 饰）在1973年刺杀了玻利瓦尔·特拉斯克（彼特·丁拉基 Peter Dinklage 饰）。在得知“小淘气”（艾利奥特·佩吉 Elliot Page 饰）利用穿越时空的能力帮助“闪烁”（范冰冰 饰）等战友逃脱巨型机器人“哨兵”的追杀后，X教授（帕特里克·斯图尔特 Patrick Stewart 饰）和万磁王（伊恩·麦克莱恩 Ian McKellen 饰）达成认同，决定让金刚狼（休·杰克曼 Hugh Jackman 饰）穿越回1973年，找到年轻的X教授（詹姆斯·麦卡沃伊 James McAvoy 饰）和年轻的万磁王（迈克尔·法斯宾德 Michael Fassbender 饰）并说服他们一起阻止魔形女的行动。于是，金刚狼踏上了回到过去的旅程，但是命运会不会发生逆转，任何人都无从知晓……

某晚，中央城爆发激战，闪电侠巴里·艾伦（贾斯汀·钱伯斯 Justin Chambers 配音）和超人、蝙蝠侠、戴安娜、绿灯侠等正义联盟的伙伴们与来自25世纪的急速教授及其爪牙镜子大师、陀螺、速冻队长你来我往，最终将这群恶棍绳之于法。分别时刻，急速教授的一番话触动巴里心底最敏感的地方。在此之后，似乎一切都发生变化。他一觉醒来，发现无赖帮们继续为非作歹，自己则意外丧失了变身闪电侠的能力，更令他出乎意料的是本应在童年被盗贼杀害的母亲竟然活着出现在他面前。全世界仿佛也天翻地覆，戴安娜率领的亚马逊人以及亚特兰蒂斯阴谋毁灭世界，布鲁斯死去，他的父亲托马斯·韦恩则以粗暴的蝙蝠侠身份出现。
从未存在过的正义联盟，世界灭亡的前夕……

斯塔克军火公司是美军在全球范围内第一大军火供应商，其新任掌门人托尼·斯塔克风流倜傥，天资聪颖。他与公司元老俄巴迪亚·斯坦合作无间，共同将斯塔克公司的业务推向顶峰。现实生活中的托尼热衷收集名贵跑车，搞点儿发明创造，当然露水姻缘更不可少。所幸他身边有维吉尼亚·波茨这样的好助手细心打理一切，才让他能自由自在过着贵公子的生活。在前往中东为军方展示新型武器的途中，托尼一众遭到恐怖分子袭击。他被弹片击中险些丧命，在英森博士的帮助下，托尼体内移植了一颗核动力的人工心脏。恐怖分子要求托尼制造强大的杀伤性武器，他和英森虚与委蛇，暗中制造了一套由聚变能源驱动的钢铁盔甲。穿上盔甲托尼大闹恐怖分子的基地，回到美国后又对其进行了改进。却不知，接下来有更为黑暗的阴谋等着他……

彼得帕克（托比•马奎尔 Tobey Maguire 饰）是美国一个平凡的高中生，当他被哥伦比亚大学科学展会偷跑出来的变种蜘蛛咬了一口之后，生活彻底改变了。他变得和蜘蛛一样，拥有各种蜘蛛特有的超能力：从手腕喷出粘力极强的蜘蛛丝、飞檐走壁等等。
彼得兴奋异常，为引起玛丽简的注意，开始利用自己的超能力去赚钱。但当他最爱的叔叔被自己放走的罪犯杀死后，彼得发誓要用自己的超能力去打击犯罪。
彼得视其为兄弟的朋友哈利奥斯本的父亲诺曼奥斯本（威廉•达福 Willem Dafoe 饰）因彼得的科学天赋而非常喜爱他，视其为家人，以至于引起哈利的嫉妒。同时，哈利和玛丽简恋爱，令彼得心中很不痛快。
诺曼是美国最大军事承包商之一的CEO，因公司的超级士兵计划进度达不到军方要求，被以撤走投资作为威胁而苦恼不堪，决定以自己作为实验对象，他吸入血清后具有了超能力，却不幸出现意外，出现十分邪恶的第二人格绿哥布林，哥布林驾驶着滑翔机在纽约城内杀人搞破坏，试图招募蜘蛛侠。
面对身边的误解、威胁和诱惑，彼得会怎么样行事呢？

钢铁侠托尼·斯塔克在国会听证上拒绝交出最新技术。与此同时，他发现胸口的微型电弧反应炉正迅速造成血液的钯金属中毒。沮丧的托尼将斯塔克公司的职务交予了秘书波兹，由她全权负责正在进行的纽约斯塔克博览会。波兹从法律部门调来助理娜塔莉照顾托尼。托尼在媒体前的高调亮相引起了其父当年同事的儿子，伊凡的不满。为了实施报复，他子承父业，研制出了一套可与钢铁战衣相媲美的装备。伊凡的技术引起了托尼的竞争对手，军火商贾斯丁·汉默的注意，他设法将伊凡劫持出狱，秘密研究取代钢铁侠。正当托尼苦于钯金属中毒造成的失意之时，他发现娜塔莉原来身负秘密使命，而自己的任性，也造成了与好友空军上校罗德斯的反目，眼看局势就要失控……

由于邪恶势力肆意蔓延，一群具有超群实力的正义之士挺身而出，他们戴着面具，身着奇装异服，与各种坏蛋展开较量。不久，他们的英雄事迹通过媒体传遍全国，美元钞票、丝绸鬼魂、罗夏、城市队长等超级英雄的名字广为传播，他们更参与到大大小小的重大事件之中，也因各自的性格遭受着不同的命运。但是在20世纪70年代，政府出台的法令导致一部分不愿成为权贵爪牙的英雄退休，超级英雄集团由此分化。
1985年的一天，效力政府的超级英雄“喜剧演员”爱德华·布莱克（杰弗里·迪恩·摩根 Jeffrey Dean Morgan 饰）被人杀害。四处逃亡的“罗夏”的沃尔特·科瓦奇（杰基·厄尔·哈利 Jackie Earle Haley 饰）意识到有人正向曾经的超级英雄痛下杀手，而这背后隐藏着更大的阴谋……

童年的一起突发事件，令彼得·帕克和父母生离死别。转眼彼得成为一名高中生，他偶然发现父亲的公文包，并从叔父本处得到线索，于是启程前往奥斯库公司拜访父亲当年的合作伙伴——科特·康纳斯博士。在公司内四处寻找线索的彼得意外被蜘蛛咬了一口，回程途中他的身体发生奇异的变化。在康纳斯博士德引导下，彼得不断了解并发掘体内着超乎寻常的能力，喜怒哀乐，各种意想不到的事情迅速向他袭来。直到某日，他便成了影响深远的超级战士蜘蛛侠。而城市内也出现了凶恶的蜥蜴人，彼得不平凡的人生就此展开。

27岁的上班族河地大吉（松山健一 饰）赶回家乡参加外公的葬礼，意外见到了外公的私生女——美丽而可怜的鹿贺凛（芦田爱菜 饰）。凛自然无法得到鹿贺家族的认可，却引起了大吉的关注与同情。最终，大吉将这个年仅6岁、尚在尿床的小阿姨带回东京独自抚养。凛的到来彻底改变了单身汉大吉的生活，他半天在公司辛苦奔忙，回到家还要照顾凛的衣食起居，随着凛到了进入幼稚园的年龄，奔跑逐渐成为大吉生活的主题。在这一过程中，曾经紧紧封闭内心的凛逐渐向大吉敞开心扉，他们既是奇怪的父女，又是年龄倒错的阿姨和外甥，平淡的生活充满幸福…… 本片根据宇仁田由美的同名人气漫画改编。

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。

从亲眼目睹父母被人杀死的阴影中走出来的“蝙蝠侠”，经历了成长之后，已经不再是那个桀骜不的孤单英雄了。在警官吉姆·戈登和检查官哈维·登特的通力帮助下，“蝙蝠侠”无后顾之忧地继续满世界的奔波，与日益增长起来的犯罪威胁做着永无休止的争斗，而他所在的高谭市，也是进展最为明显的地方，犯罪率以一种惊人的速度持续下降着，毕竟对方是能够上天入地的“蝙蝠侠”，不借两个胆子谁还敢造次呢？不过像高谭这种科技与污秽并存的城市，平静是不可能维持太久的，果不其然，新一轮的混乱很快就席卷了整个城市，人们再一被被恐慌所笼罩着，而声称愿意为这一切负责的，自然就是所有混乱的源头以及支配者--“小丑”了。
先不管“小丑”掀起一个又一个犯罪的狂潮的最终目的为何，他的企图都是邪恶的，所作所为更是早就危害到了高谭市民的正常生活……其中自然包括了“蝙蝠侠”身边几个非常重要的人，而他需要做的，就是将这股新的危机全部亲自用手捏得粉碎。然而在面对着这个有史以来最具针对性、最恶毒的对手时，“蝙蝠侠”却不得不从他的地下军械库里搬出每一件能够用得上的高科技武器，还得时刻纠结着为他曾经信仰的一切寻找答案。

布鲁斯·韦恩（克里斯汀·贝尔 Christian Bale 饰）童年亲眼目睹了父母在高谭市街头被歹徒枪杀，韦恩充满怒火。在继承了父亲亿万家产后，韦恩开始环游世界，希望凭自己的力量复仇和打击犯罪！韦恩为了了解罪犯的心理，在亚洲他亲自体验了犯罪的感觉，最后被捕入狱。他在狱中遇到了武艺高强的杜卡，杜卡传授了韦恩高强的武艺和坚韧的意志力。韦恩很快被神秘的影忍者盟看上，忍者大师一直想邀他加入。韦恩不久发现影忍者盟对自己的家乡高谭市另有企图，他毅然回到了故乡。韦恩在自己的庄园发现了一个地下室，从此他多了一个身份—蝙蝠侠。蝙蝠侠开始了对抗笼罩在高谭市的黑暗。

戴夫·莱泽斯基（亚伦·约翰逊 Aaron Johnson 饰）和所有普通的男孩一样，梦想有一天可以成为超级英雄，只不过他把自己的这一梦想带入了现实。在网上购买到一套廉价的绿色连体衣之后，戴夫便开始了只身打击犯罪的行动。虽然第一次行动便让戴夫身负重伤，不过戴夫可不是一个轻言放弃的人，伤愈之后的戴夫在一次阻止斗殴时，被热心的群众发现并拍摄，之后关于超级英雄“海扁王”的事迹便传遍整个城市。成为传说中超级英雄的戴夫在一次行动中结识超级英雄父女“大老爸”（尼古拉斯·凯奇 Nicolas Cage饰）和“超杀女”（科洛·莫瑞兹 Chloe Moretz 饰），之后戴夫遭毒枭集团老大弗兰克·阿米克（马克·斯特朗 Mark Strong 饰）之子伪装成的英雄“红旋风”（克里斯托夫·梅兹-普莱瑟 Christopher Mintz-Plasse 饰）的利用，让“大老爸”和自己身陷囹圄。危难之时，“超杀女”及时出现救出戴夫，但“大老爸” 却不幸身亡。“超杀女”决定完成其父遗志，彻底消灭毒枭集团……
本片根据马克·米勒（Mark Millar）著名同名漫画改编。