어벤져스의 뉴욕 사건 이후 현대 생활에 적응해 나가며 쉴드의 멤버로 일하게 된 캡틴 아메리카 '스티브'(크리스 에반스). 하지만 한 구출 작전을 수행한 이후 그는 쉴드가 무언가를 숨기고 있다고 의심하게 된다. 쉴드의 수장 '닉 퓨리'(사무엘 L. 잭슨)는 베일에 싸인 '윈터 솔져'(세바스찬 스탠)의 공격을 받고, 숨을 거두기 전 스티브에게 쉴드가 적 하이드라에게 넘어갔다고 알린다. 곧 스티브는 배신자로 낙인 찍힌 닉 퓨리와 내통했다는 명목으로 쉴드로부터 쫓기게 되고 '블랙 위도우'(스칼렛 요한슨), 새로운 동료 '샘 윌슨'(안소니 마키)과 함께 쉴드를 둘러싼 거대한 음모를 밝혀내기 위해 고군분투한다. 그리고 마침내, 그들을 저지하게 위해 나타난 하이드라의 살인 병기 윈터 솔져를 마주하게 된다.