Lorsque le frère maléfique de Thor, Loki (Tom Hiddleston), a accès au pouvoir illimité du cube d'énergie appelé Tesseract, Nick Fury (Samuel L. Jackson), directeur du S.H.I.E.L.D., lance un effort de recrutement de super-héros pour vaincre la menace sans précédent qui pèse sur la Terre. . Iron Man (Robert Downey Jr.), Captain America (Chris Evans), Hulk (Mark Ruffalo), Thor (Chris Hemsworth), la Veuve Noire (Scarlett Johansson) et Hawkeye (Jeremy Renner) rejoignent la « dream team » de Fury.