身经百战的超级英雄们产生了职业倦怠，已经卸下钢铁战甲的托尼·斯塔克因此发明了“奥创”——有自我意识、有学习能力的人工智能机器人，并将保护世界的重任交给奥创。令超级英雄们始料不及的是，不断进化的奥创得出了“人类是地球上最大的威胁”这一结论，进而开始实施消灭人类的计划。有强大能力的改造人兄妹快银和绯红女巫也成为奥创的帮手，四处制造麻烦。于是，在地球面临生死存亡的紧急关头时，超级英雄们挺身而出承担起拯救世界的重任，他们将阻止可怕的人工智能机器人“奥创”制定恐怖计划。

一声响指，宇宙间半数生命灰飞烟灭。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。如是过了五年，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，他们分别穿越不同的时代去搜集无限宝石。而在这一过程中，平行宇宙的灭霸察觉了他们的计划。 注定要载入史册的最终决战，超级英雄们为了心中恪守的信念前仆后继……