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.
Мстители незаконно проникают в Ваканду. Черная Пантера пускает в город только Капитана Америку, который рассказывает, что Читаури ищут «Сердце Ваканды». Мстители и вакандские воины сражаются друг с другом, и вакандцы выходят победителями. Мстителям приказывают вернуться на корабль, а Т'Чаллу лишают королевского титула за то, что он допустил в страну чужеземцев. Капитан Америка затаскивает раненого Читаури на корабль Мстителей, после чего Герр Кляйзер принимает облик Т'Чаллы. Он крадет щит Капитана Америки и уничтожает корабль. Потрепанный костюм Железного человека защищает Мстителей силовым полем, а Тор телепортирует команду обратно на Трискеллион.
Оса впала в кому от полученных травм и находится в Трискеллионе. Над Вакандой парит материнский корабль, который окутывает всю планету болезненно-зеленым пузырем. Внеземные захватчики нападают на все крупные города Земли и начинают массовое уничтожение людей. Железный человек облачается в броню Военной машины и присоединяется к Мстителям, которые телепортируются в Ваканду, чтобы сразиться с захватчиками. Выясняется, что они ищут гигантский метеорит с вибраниумом глубоко под Вакандой, из которого вакандцы разрабатывают свои передовые технологии. Брюс Баннер догадывается, что именно гамма-излучение Халка привело к тому, что вибраниум на кораблях Читаури стал хрупким, и позволяет Бетти использовать гамма-генератор, чтобы атаковать пришельцев с близкого расстояния. Читаури заливают камеру Баннера газом, и он погибает. Бетти и ожившая Оса отправляются на самолете в Ваканду и дают Железному Человеку гамма-генератор, чтобы атаковать внутренности материнского корабля. Человек-гигант, несмотря на ухудшение своего состояния от использования своих способностей, уменьшается, чтобы помочь Железному человеку. Безжизненное тело Брюса Баннера превращается в Халка и просыпается, чтобы сразиться с инопланетными захватчиками.
Капитан Америка и Черная пантера вступают в кровавую схватку с Кляйзером, который кажется бессмертным благодаря своему фактору быстрого исцеления. Они обманом заставляют Кляйзера упасть в бассейн с жидким вибраниумом и оставляют его в ловушке, пока он застывает. Железный человек и Человек-гигант проникают на материнский корабль и уничтожают его ядро с помощью гамма-генератора. Однако от полученных травм Человек-гигант теряет сознание, и его приходится нести обратно на землю. Перед смертью Человек-гигант мирится с Осой. Железный человек отправляется в одиночку, чтобы отвести падающий материнский корабль от города, но его жизнеобеспечение иссякает. Тор возвращается и призывает силу небес, чтобы вернуть жизнь Тони Старку, доказав, что он действительно является Богом Грома.
После того как атака Читаури закончилась, Мстители оплакивают смерть Человека-гиганта и восстанавливают род Т'Чаллы. Халк в последний раз видит Бетти, после чего прыгает в сторону. У Капитана Америки и Черной вдовы завязываются романтические отношения, а мир празднует победу над Читаури. Фильм заканчивается тем, что Тор и Ник Фьюри оставляют в прошлом свои разногласия и становятся друзьями.
