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).

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.