В Северной Атлантике в 1945 году эскадрилья самолетов B-24 Liberator перевозит 101-ю воздушно-десантную дивизию. По радио объявляют, что Берлин взят и нацистская Германия должна капитулировать. Однако поступают сообщения о существовании нацистского супероружия, нацеленного на Соединенные Штаты Америки.
Стив Роджерс, более известный как Капитан Америка, возглавляет миссию на острове вблизи Норвегии, где, как предполагается, хранится супер-оружие. Роджерс врывается в крепость и сталкивается со своим врагом герром Кляйзером, который оказывается внеземным оборотнем. Супер-оружие запущено, и у Роджерса остается выбор: броситься на ракету и без вреда для здоровья вызвать ее самоуничтожение, а самому вступить в финальную схватку с Кляйзером. Ракета уничтожена, но Роджерс падает в океан, и весь мир считает его погибшим.
Шестьдесят лет спустя тело Роджерса обнаруживает директор Щ.И.Т. Ник Фьюри и размораживает его в современном мире. Гамма-ученый Брюс Баннер работает над сывороткой для суперсолдат, принимая лекарства, которые не дают ему превратиться в Халка. Щ.И.Т. отправляет саттелит в космос, чтобы проследить за тремя таранящимися инопланетными кораблями, но в итоге они уничтожаются захватчиками, что вынуждает Ника Фьюри неохотно начать проект: Мститель".
Фьюри и Роджерс пытаются завербовать норвежского бога Тора, но тот отказывается от предложения и продолжает протестовать против экологии. В результате в команду попадают Капитан Америка, Брюс Баннер, Железный человек, Человек-гигант, Оса, Наталья Романова и Бетти Росс. Фьюри рассказывает команде о пришельцах, названных Читаури, и об использовании металла вибраниума, в то время как Баннер пытается подавить в себе личность Халка, а Роджерс сомневается в том, что возглавит Мстителей.
Первая миссия команды - захват шпиона Читаури, проникшего на объект Щ.И.Т. Мстители игнорируют приказ Роджерса и следуют собственному эго, что приводит к провалу и позволяет инопланетянину сбежать, прихватив с собой всю необходимую информацию о Щ.И.Т. Фьюри увольняет высокомерного Хэнка Пайма, за которым следует его жена Оса. Железный человек, оказавшийся Тони Старком, немедленно подает в отставку. Роджерс тоже решает покинуть Фьюри, чувствуя себя не готовым к борьбе с Читаури.
Отчаянно нуждаясь в солдатах для борьбы с предстоящим нападением на нью-йоркский центр Щ.И.Т., Фьюри требует, чтобы Баннер применил свою сыворотку для суперсолдат ко всем кандидатам, но Бетти Росс узнает, что Баннер использовал сыворотку только для отвода глаз, чтобы найти способ контролировать Халка. Бэннер попадает в «камеру возрождения», которая превращает его в Халка, но при этом сохраняет его собственный разум. Фьюри и Черная вдова возглавляют неудачную атаку на инопланетных захватчиков, но каждый из Мстителей, к которым теперь присоединился Тор, отправляет три корабля в океан.
Бэннер теряет контроль над своими мыслями, и Халк сохраняет свою детскую и жестокую сущность, жестоко убивая всех до единого Читаури, а затем бросается на Мстителей. Халк оказывается достаточно сильным, чтобы вырубить Человека-гиганта в полный рост, повредить костюм Железного человека и даже, приложив усилия, поднять молот Тора - Мьёлльнир. Мстителям удается ввести Халку большую дозу лекарства Баннера, и Бетти Росс успокаивает Халка настолько, что лекарство снова делает его человеком.
Бэннера держат в стеклянной камере за то, что он нарушил доверие Фьюри, а Мстители празднуют свой успех в борьбе с Читаури и хвалят раненого Капитана Америку за то, что он вел их как единую команду.
