Steve Rogers alias Captain America, Tony Stark alias Iron Man, Thor, Natasha Romanoff alias Black Widow, Clint Barton alias Hawkeye sowie Bruce Banner, besser bekannt als Hulk, können Baron Wolfgang von Strucker und seine Hydra-Truppe besiegen und dabei Lokis Zepter zurückerobern, das sich in von Struckers Besitz befand. Bei seinen Experimenten hat der Baron aus den Zwillingen Wanda und Pietro Maximoff, alias Scarlet Witch und Quicksilver, zwei ebenbürtige Gegner für die Avengers geschaffen, die den Sieg der Superhelden zwar nicht verhindern, aber beeinflussen können: Wanda lässt Tony eine Vision vom Tode der Avengers sehen.
Damit diese niemals wahr wird, entschlüsselt Tony zusammen mit Banners Hilfe die Geheimnisse des Zepters und fertigt mit dem darin enthaltenen Code ein globales Schutzprogramm: Ultron. Doch dieses entwickelt einen eigenen Willen und sieht die kriegerischen Avengers als eine Bedrohung für den Frieden an. Es liegt an den Helden das außer Kontrolle geratene Programm und seine unzähligen Roboter-Wirtskörper zu stoppen...