玩世不恭的天才富豪托尼·斯塔克再度回归。纽约一战余波未消，托尼·斯塔克决意为复仇者们提供资金保障，以共同对抗邪恶势力。托尼·斯塔克肩负保护世界的重任，因此他与布鲁斯·班纳共同研发了一个终极维和项目——“奥创计划”。

来自神域的雷神索尔重回复仇者联盟，担当保护地球的重任。强大又正直的雷神是整支队伍的道德标杆。私下里他试图查清谁是兄弟洛基的秘密同谋，并提醒队友们更大的危机即将来临。

作为复仇者联盟的“非秘密武器”，绿巨人做好了随时变身的准备。布鲁斯·班纳接受了浩克，他现在是复仇者联盟的重要一员。虽然他们不得不采用一些特别措施来预防浩克失控。班纳博士还和托尼·斯塔克共同研发了“奥创计划”以维护地球和平。

美国队长已成为复仇者们的精神领袖。《美国队长2》中，神盾局的黑暗内幕浮出水面，史蒂夫·罗杰斯不得不直面现实，努力融入全然陌生的现代社会。大战在即，他必须让复仇者团结起来，设法打败邪恶反派奥创。

娜塔莎·罗曼诺夫，这位性感又危险的女特工再次回到战场。虽然没有超能力，她矫捷狠辣的身手和机敏多谋的头脑依然足够令其成为一名超级英雄。奥创的威胁近在咫尺，娜塔莎必须直面内心最黑暗的过去，才能同队友合力抗击奥创。

超一流的神箭手，复仇者团队中的重要成员。在《复仇者联盟》中曾被洛基控制，本次重回团队的鹰眼火力全开，装备也更为精良。