토니 스타크는 한때 가동하려다 중단된 휴면 상태의 평화 유지 프로그램을 작동 시키려 한다. 하지만 이 프로그램은 어긋나게 되고, 어벤져스는 지구의 운명이 걸린 거대한 시험대에 오르게 된다. 이 일로 극악 무도한 울트론이 등장해 자신을 복제해 위협을 가하자 이를 저지하기 위해 아이언맨, 캡틴 아메리카, 토르, 헐크, 블랙위도우, 호크아이 등으로 구성된 어벤져스와 새로 합류하게 되는 퀵 실버, 스칼렛 위치 남매와 불안한 동맹을 맺는다. 이들은 울트론의 음모를 막기위해 고군분투하며 범 지구적 모험을 하게된다.