前海军陆战队员杰克·卡特（Mike 'The Miz' Mizanin 饰）在退伍后加入了一间私人安保公司，他上班的第一天是负责保护押送潜逃海外数星期后被抓回来的女子奥莉维娅·坦尼斯（梅丽莎·罗斯伯格 Melissa Roxburgh 饰）。奥莉维娅是IQ高达135的电脑工程师，此前隶属于美国最大的国防公司之一创世纪，她手中掌握着关系国家安全的重要情报资料。杰克一行的任务是将其安全护送到国防部，谁知当车队通过某密林时，他们遭到一群手持强力杀伤性武器之人的袭击。经过激烈交火后，杰克带着奥莉维娅夺路逃亡，好不容易来到某据点落脚。未过多久，叛徒和雇佣军尾随而至，残酷的杀戮远远没有停止……

彼得·奎尔（克里斯·帕拉特 Chris Pratt 饰）是一名从小被劫持到外太空的地球人，在义父勇度（迈克尔·鲁克 Michael Rooker 饰）的培养下成了一个终极混混，自称“星爵”。一次行动中他偷了一块神秘球体，便成为了赏金猎人火箭浣熊（布莱德利·库珀  Bradley Cooper 配音）、树人格鲁特（范·迪塞尔 Vin Diesel 配音）的绑架目标，而神秘的卡魔拉（佐伊·索尔达娜 Zoe Saldana 饰）也对神秘球体势在必得。经过笑料百出的坎坷遭遇，星爵被迫和这三人，以及复仇心切的“毁灭者”德拉克斯（戴夫·巴蒂斯塔 Dave Bautista 饰）组成小分队逃避“指控者”罗南（李·佩斯 Lee Pace 饰）的追杀。然而这个神秘球体拥有无穷的力量，小分队必须团结一致对付罗南，才有可能解救整个银河系，银河护卫队由此诞生。

尼·斯塔克（小罗伯特·唐尼 Robert Downey Jr. 饰）试图重启一个已经废弃的维和项目，不料该项目却成为危机导火索。世上最强大的超级英雄——钢铁侠、美国队长（克里斯·埃文斯 Chris Evans 饰）、雷神（克里斯·海姆斯沃斯 Chris Hemsworth 饰）、绿巨人（马克·鲁弗洛 Mark Ruffalo 饰）、黑寡妇（斯嘉丽·约翰逊 Scarlett Johansson 饰）和鹰眼（杰瑞米·雷纳 Jeremy Renner 饰），不得不接受终极考验，拯救危在旦夕的地球。神秘反派奥创（詹姆斯·斯派德 James Spader 配音）逐渐崛起，超级英雄们必须重新集结，竭力阻止奥创实施人类灭绝计划。战斗中，复仇者联盟成员们还遇到了两个新人物——旺达·马克西莫夫（伊丽莎白·奥尔森 Elizabeth Olsen 饰）和皮特罗·马克西莫夫（亚伦·泰勒-约翰逊 Aaron Taylor-Johnson 饰），以及以全新面目归来的老朋友——幻视（保罗·贝坦尼 Paul Bettany 饰）。世界秩序濒临崩溃，复仇者联盟必须阻止奥创的阴谋。强敌不断出现，一场空前绝后的全球浩战即将展开…