Im Mittelpunkt steht der junge Schmuggler Han Solo (Alden Ehrenreich), dessen erstes großes Abenteuer gezeigt wird. Solo ist von der Flugakademie geworfen worden, weil er seinen eigenen Kopf hat - eine Eigenschaft, die er auch anschließend nicht verliert. Sein Mentor, der zwielichtige Gangster Tobias Beckett (Woody Harrelson), schickt ihn auf eine wichtige Mission. Begleitet wird Solo unter anderem von seinem neuen, treuen Freund Chewbacca (Joonas Suotamo), von Qi'Ra (Emilia Clarke), die ihn kennt wie kein anderer - und von Lando Calrissian (Donald Glover).

Als bei einem Einsatz der Avengers in Lagos zwar der Diebstahl eines biologischen Kampfstoffes verhindert wird, dabei aber mehrere Zivilisten sterben, beschließen die Vereinten Nationen ein neues Gesetz, das die Avengers unter ihre Aufsicht bringen soll. Während Tony Stark alias Iron Man für eine Kontrolle der Superhelden votiert, stimmt Steve Rogers alias Captain America für ihre Unabhängigkeit. Auch die Teammitglieder sind uneinig und verteilen sich auf die beiden Wortführer. Als ein Bombenattentat auf jene UN-Versammlung verübt wird und man als vermeintlichen Schuldigen Steves alten Freund Bucky Barnes, nun als Winter Soldier bekannt, ausmacht, verschärft sich die Lage. Nachdem Steve Anweisungen missachtet und versucht Bucky auf eigene Faust zu stellen, damit dieser bei seiner Verhaftung nicht getötet wird, kommt es zu immer offeneren Animositäten zwischen den Superhelden ...

Milliardär, Lebemann und Genie Tony Stark aka Iron Man will ein inaktives Friedensprogramm in Gang bringen, doch dabei geht etwas schief. So taucht der niederträchtige Roboter-Bösewicht Ultron auf und verfolgt Pläne zur Ausrottung der Menschheit. Nun ist es an den Helden, sich wieder zu sammeln und das schreckliche Schicksal der Welt abzuwenden. Zusammen mit Iron Man treten Thor, Captain America, Hulk, Black Widow und Hawkeye dem fiesen Ultron entgegen und bekommen dabei Unterstützung von den ehemaligen S.H.I.E.L.D.-Agenten Nick Fury und Maria Hill. Außerdem kreuzen die geheimnisvollen und mit besonderen Fähigkeiten ausgestatteten Newcomer Wanda und Pietro Maximoff den Weg der Helden, wie auch ein alter Bekannter in neuer Gestalt: Vision. Die Rächer müssen ihre Kräfte vereinen, unsichere Allianzen schmieden und auf unerwartete Aktionen reagieren, um die Bewohner der Erde einmal mehr vor dem drohenden Untergang zu bewahren.

Die Dellen, die sich Iron Man im Kampf gegen seine Widersacher Justin Hammer und Ivan Vanko zugezogen hatte, sind kaum ausgebeult, da droht neue Gefahr. Ein streng geheimes Serum, welches Extremis genannt wird und auf Nanotechnologie basiert, ermöglicht es den mit dem Serum injizierten Menschen, ungeahnte Kräfte zu entwickeln, allerdings mit einer Tendenz zu ungezügelter Aggressivität. Aldrichs Kollegin Maya Hansen, baut auf die Hilfe von Visionär Tony Stark. Währendessen bedroht eine dunkle Macht in Gestalt von The Mandarin die Welt und möchte dem Wettrüsten ein Ende zu seinen Gunsten setzen. Dabei verübt er einen Anschlag auf die amerikanische Regierung und dessen Präsidenten, sowie auf die Air Force, bei der Tony Starks Freund Rhodey dient. Als ein Anschlag auf Tony Starks Eigenheim folgt, geraten er und Pepper Potts in große Gefahr...