Nachdem Baron Zemos Familie bei der Schlacht von Sokovia ums Leben kam, wofür er die Avengers verantwortlich machte und daher den tückischen Plan entwickelte, Iron Man und Captain America gegeneinander aufhetzen, gibt es auf der Erde nun zwei Superhelden-Teams. Die zwei rivalisierenden Parteien sind von moralischen Konflikten zerfressen. Die von Tony Stark angeführten Avengers arbeiten gemäß dem Sokovia-Abkommen nun ganz offiziell für die Vereinten Nationen, und Captain America führt aus dem Untergrund heraus ebenfalls ein Team von Superhelden an. Dann sehen sie sich allerdings der größten Bedrohung ausgesetzt, die sie jemals erlebt haben. Sie müssen es mit dem Titanen Thanos aufnehmen, der mithilfe der Infinity-Steine die gesamte Galaxie unterjochen will. Doch nicht nur die Avengers sehen im Bösewicht Thanos einen Feind. Auch Star-Lord, Rocket Raccoon und andere der Guardians of the Galaxy wurden bereits von ihm verfolgt.

Außerirdische nutzen real gewordene Versionen von Kultfiguren aus 80er-Jahre-Videospielen, um eine Invasion der Erde zu starten, da sie Aufnahmen jener alten Spiele zu Gesicht bekommen und diese als Kriegserklärung der Menschen missinterpretiert haben. Die Menschheit ist schnell überfordert von den angreifenden Videospielfiguren, das herkömmliche Militär ist machtlos. US-Präsident Will Cooper erinnert sich an den einzigen, der vielleicht helfen könnte: sein Jugendfreund Sam Brenner. Dieser war in den 80ern ein Videospiel-Champion und weiß also bestens, wie man gegen Pac-Man, Donkey Kong und Co. besteht. Sam schart weitere Old-School-Arcade-Gamer und eine Waffen-Spezialistin um sich, um mit diesen einmal mehr die Videospielfiguren zu besiegen. Nur dieses Mal nicht in der Arcade-Halle, sondern in der wirklichen Welt ...