一声巨响，世上一半生物灰飞烟灭。在惊奇队长（布丽·拉尔森饰）的帮助下，濒临绝望的复仇者们找到了灭霸（乔什·布洛林饰）隐匿之地，却意外发现六颗无限宝石已全数损毁，所有努力都成了徒劳。五年后，迷失于量子领域的蚁人（保罗·路德饰）无意中回到了现实世界，他的回归为幸存的复仇者带来了生机。经过宽恕的钢铁侠（小罗伯特·唐尼饰）揭开了时间旅行的秘密，分散各地的超级英雄再度集结，分别前往不同的时代搜集无限宝石。与此同时，多维度中的灭霸察觉到他们正在采取的行动。