70年の眠りから覚め、スーパーヒーローのチーム・アベンジャーズの一員としての死闘を繰り広げた後、キャプテン・アメリカ（クリス・エヴァンス）は防衛システムの構築を目指す国際平和維持組織S.H.I.E.L.D.、通称シールドで活動していた。しかし一緒に戦ってきたシールドの仲間がキャプテン・アメリカやニック・フューリー（サミュエル・L・ジャクソン）、ブラック・ウィドウ（スカーレット・ヨハンソン）を突如襲撃。シールドの包囲網をかいくぐり逃げるキャプテン・アメリカたちを、ウィンター・ソルジャーが追い詰める。この背景には、恐るべき陰謀が隠されていた……。