I supereroi più famosi si riuniscono in una squadra di personaggi Marvel leggendari, come Iron Man, l'incredibile Hulk, Thor, Captain America, Occhio di Falco e Vedova Nera. Quando la comparsa di un nemico inatteso minaccia la tranquillità e la sicurezza del mondo, Nick Fury, direttore dell'agenzia internazionale per il mantenimento della pace conosciuta come S.H.I.E.L.D., si trova ad aver bisogno di una squadra che salvi il pianeta dall'orlo del disastro. Inizia così, da un capo all'altro della Terra, un audace lavoro di reclutamento. Dopo aver riunito la squadra, Nick e il suo fidato assistente, l'agente Coulson, dovranno convincere i supereroi a convivere e lavorare insieme, utilizzando i loro incredibili poteri contro il pericoloso Loki, che è riuscito ad accedere al Tesseract e ai suoi poteri illimitati.