在“索科维亚战役”两年后，索尔（克里斯·海姆斯沃斯 饰）得知诸神黄昏的预言并希望全力阻止火焰巨人苏尔特尔毁灭阿斯加德。索尔与洛基（汤姆·希德勒斯顿 饰）在奇异博士（本尼迪克特·康伯巴奇 饰）的指引下找到了奥丁（安东尼·霍普金斯 饰）。奥丁向他们兄弟二人道出他们还有一位姐姐——“死亡女神”海拉（凯特·布兰切特 饰）。在一场战斗里雷神之锤被海拉所毁，索尔跌下彩虹桥而来到了萨卡星，成为阶下囚。失去了锤子的索尔被逼展开角斗士对决，而对手居然是自己的老战友绿巨人（马克·鲁法洛 饰）。索尔必须与绿巨人、洛基等人并肩战斗，才能阻止海拉和即将到来的诸神黄昏。

最先与灭霸军团遭遇的雷神索尔一行遭到惨烈打击，洛基遇害，空间宝石落入灭霸之手。未几，灭霸的先锋部队杀至地球，一番缠斗后掳走奇异博士。为阻止时间宝石落入敌手，斯塔克和蜘蛛侠闯入了敌人的飞船。与此同时，拥有心灵宝石的幻视也遭到外星侵略者的袭击，为此美国队长、黑寡妇等人将其带到瓦坎达王国，向黑豹求助。幸免于难的索尔与星爵一行相逢，随后他们兵分两路。索尔与火箭、格鲁特踏上再铸雷神之锤的旅程，星爵则与卡魔拉等人试图阻止灭霸的恶行。而知晓灵魂宝石下落的卡魔拉，同样是其义父灭霸追踪的对象。攸关整个宇宙命运的史诗战役全面展开，超级英雄们为了平凡而自由的生命奋不顾身……

一声响指，宇宙间半数生命灰飞烟灭。几近绝望的复仇者们在惊奇队长的帮助下找到灭霸归隐之处，却得知六颗无限宝石均被销毁，希望彻底破灭。如是过了五年，迷失在量子领域的蚁人意外回到现实世界，他的出现为幸存的复仇者们点燃了希望。与美国队长冰释前嫌的托尼找到了穿越时空的方法，星散各地的超级英雄再度集结，他们分别穿越不同的时代去搜集无限宝石。而在这一过程中，平行宇宙的灭霸察觉了他们的计划。注定要载入史册的最终决战，超级英雄们为了心中恪守的信念前仆后继……

距离孤山越来越近，矮人远征军的道路却变得异常艰险。他们躲过了苍白半兽人的不懈追杀，在幽暗密林前和甘道夫（伊恩·麦克莱恩 饰）兵分两路，后者前往多尔哥多探寻索伦的动向，而霍比特人比尔博·巴金斯（马丁·弗瑞曼 饰）和矮人们先是遭到巨大蜘蛛的袭击，随后又被精灵王子莱戈拉斯（奥兰多·布鲁姆 饰）及其木精灵同伴捕获。比尔博急中生智，利用魔戒救出伙伴，继而引发了木精灵、半兽人和矮人远征军之间精彩纷呈的三方会战。借助巴德（卢克·伊万斯 饰）的帮助，他们疲惫的矮人们暂时落脚长湖镇。近在咫尺的孤山城堡，沉睡在财宝中的巨龙即将醒来……

第一次世界大战进入最激烈之际，两名年轻的英国士兵斯科菲尔德（乔治·麦凯 饰）和布雷克（迪恩·查尔斯·查普曼 饰）受到指派，执行一场看似不可能完成的任务：他们必须和时间赛跑，冒险进入敌区传递一个重要情报，试图阻止一场对1600名士兵的致命攻击，这其中包括布雷克的亲兄弟。