東欧にてヒドラ残党の基地を急襲したアベンジャーズは一応の勝利を収めたものの、ホークアイ（ジェレミー・レナー）が負傷するなどダメージを被った。この戦いでヒドラが隠密裏に育成した能力者兄妹、スカーレット・ウィッチ（エリザベス・オルセン）とクイックシルバー（アーロン・テイラー・ジョンソン）が野に放たれ消えた。持ち帰ったロキの杖から人工知能を抽出したスターク（ロバート・ダウニーＪｒ．）はブルース（マーク・ラファロ）の協力のもと自我を持つ人工頭脳のウルトロン計画に着手するが、凱旋パーティの最中に覚醒したウルトロンの襲撃を受けるのだった…。シリーズ第２作。