电影的口头是漫威公司的logo以及J&Z公司的logo，这次的logo金钟民也特意加上的特效，在一个魔方的两个面推出，之后就是正式开始了电影，在宇宙另一边的齐塔瑞界知道了地球的存在，宇宙魔方再度被地球人开啓，而齐塔瑞界的掌门人决定对地球进行攻击，但却打算先让自己的盟友前往地球做先锋，当正式开啓宇宙魔方的能量后，所有齐塔瑞兵会尾随而直接进入地球，也在杀死所有人类后成为地球的新主宰，在地球，神盾局得到宇宙魔方后开始在“联合暗能量行动基地”的地下室进行能量提炼，但在有一日，能量竟然到了无法测量的地步，而探员菲尔。科尔森在局长独眼侠尼克。福瑞的批准下决定先让基地的人员撤离，而尼克首先命令自己的心腹探员玛莉亚。希尔先把东西全部清空，而自己前往地下室查看进行能量提炼的艾瑞克。沙维克博士，也命令派去监视情况的“鹰眼”克林特。巴顿回报状况，但在此时，立方体突然在另一头开啓一道门，而将齐塔瑞的盟友、同时也是雷神的弟弟，电影的最大反派洛基传送过来。
洛基当场杀死所有在场的探员，也利用自己的‘齐塔瑞权杖’对巴顿、艾瑞克与几名探员进行能量控制，但此时被权杖控制的巴顿发现宇宙魔方能量门释放的能量已到达屋顶，随后会将整座基地炸毁，洛基命令巴顿打死尼克，而与被控制的探员坐车离开，希尔发现巴顿被控制后开始开车进行追赶，而尼克也将巴顿打到自己防弹衣上的子弹取下后坐直升机逃离。一秒钟后，基地直接被能量破坏而完全崩塌到地下，洛基等人安然逃离，尼克命令考森与玛莉亚发出七级警报，也从此进入备战状态。
电影到了这里，才不过短短的12分钟，飞车，大型特效，爆破什么都齐全了，可以说到了这里已经能作为一般大片的结尾了，但是在这部电影中才不过是开胃菜而已，尤其是这么壮观的场面，看的在场的人一片惊呼，连旁边的泰妍也忍不住握住了金钟民的手，一旁的Tiffany跟徐贤甚至叫了出来，不过金钟民却觉得自己非常的骄傲，这才是大片，让你们所有人都见识见识，什么叫做好莱坞最棒的商业大片。
电影的画面继续，科尔森随后立刻联络正在执行任务的“黑寡妇”娜塔莎。罗曼诺夫，也告知她关于巴顿被控制的事，娜塔莎知道后立刻放下手中的任务，立刻前往加尔各答会见曾经因为伽玛射线而变异的布鲁斯。班纳博士，也说服他帮助神盾局找回宇宙魔方，尼克与世界安全会议员商讨过关于洛奇的事情后会见了在健身房练拳击的“美国队长”史蒂芬。罗杰斯，也说服史蒂芬回归世界，身为“钢铁侠”的唐尼。史塔克也在纽约中心建立了由孤形反应炉进行再生清洁的‘史塔克大楼’，与科尔森见面后得知了藏在世界各地的英雄。
洛基、巴顿和艾瑞克找了一群士兵后开始再度建立宇宙魔方的‘能量传送机器’，但洛基却始终担心齐塔瑞掌门人背后的“指挥者”，因为如果失败就会连天涯海角都藏不住，当时，科尔森将班纳和史蒂芬带到神盾局的‘空中航空母舰总部’后对他们说明接下来的计划，但科尔森的助手突然发现洛基出现在德国的斯图加特，尼克也命令史蒂芬前去执行逮捕任务，当晚，洛基在斯图加特用仪器割取一名医学博士的眼球，然后传送其立体扫描形象让巴顿去拿博士收藏的世界稀有的铱元素，自己则来到广场上让衆人跪地求饶，但最终被美国队长、黑寡妇、以及突然赶到的钢铁侠唐尼，而洛基随后直接弃械投降。
三人将洛基押上“快速战机”后开始前往航空母舰，但在途中遭遇突如其来的闪电，此时“雷神”托尔突然从天而降，将洛基救走后开始逼问关于宇宙魔方的事，希望让他改变初衷与他回归阿斯嘉，却被唐尼阻挠而对战，不会飞行的美国队长因使用降落伞稍慢，也及时赶到阻止二人打斗，并同回航空母舰，洛基被送回航空母舰后被尼克关进一个可以直接掉下几千米的笼子，而唐尼也向众人解释他们抢走铱元素是为了确保新的宇宙之门不会像行动基地的地下室一样崩塌，后来尼克决定暂不处理洛基后命令唐尼和班纳去寻找宇宙魔方，但唐尼却认为神盾局在“宇宙魔方计划”上隐瞒某些事情而暗中将破解程式放在神盾局的主电脑上。
在这个时候，电影已经过了一个小时了，金钟民脱下眼镜朝后面看了看，这个时候的观众都在紧紧盯着银幕上观看，连平时的嘘声跟欢呼声都没有了，只有偶尔情不自禁的大笑，不过这是好的开始，金钟民在拍摄的时候，就给这部电影设定了主线，搞笑特效商业大片，他自己知道自己的剧本的确十分的垃圾，所以他特地找了很多美国人询问了一系列的笑话或者搞笑的语气，之后慢慢的加入，之后就是真正的特效了，刚才经过了雷神救弟弟跟钢铁侠以及美国队长的大战，这里就是特效跟特技的完美结合了，不过这才是第一道主菜而已，后面还有很多。
娜塔莎为了问清楚自己的搭档巴顿被控制的事而去质问洛基，也希望运用技巧套用他轻易投降就擒的原因，洛基却利用从巴顿听说的关于娜塔莎的背景及过去的事情将其威胁，但也被娜塔莎套出他的真正想要的人，身为“绿巨人”的班纳，洛基的计划是制作超级英雄的内斗，唐尼利用自己的人工智能“贾维斯”破解了宇宙魔方计划的秘密档案，史蒂芬在航空母舰的货舱搜索时竟然发现了神盾局收藏着当年的九头蛇使用的盔甲及能量炮，当尼克发现唐尼在破解程式时立刻过去询问，唐尼也在说明情况时意外发现宇宙魔方计划神秘的‘第二阶段’。
史蒂芬将九头蛇的能量炮拿来时为众人解答了第二阶段，神盾局利用宇宙魔方的能量制造大规模武器，也开始怀疑自己回归的世界还是处于战争时代，唐尼也在尼克反驳之下将所有的电脑资料全部公布，因此尼克才说出第二阶段的起因，一年前，地球新墨西哥州的一座小镇因为阿斯嘉的雷神跟洛基派来的杀手大战的私人恩怨导致几乎被夷为平地，因此世界安全会的所有议员为了应对来自宇宙中存在的其他具有“威胁性”的生命才出此下策，托尔却反驳认为地球被洛基和他的盟友盯上是因为神盾局对立方体的开发于是开始质疑尼克的领导能力，班纳也说出自己对神盾局的邀请目的有所怀疑和不想成为绿巨人的绝望感，而史蒂芬与唐尼因为意见不合而即将开打，但班纳却此时利用电脑发现宇宙魔方的所在地，但所在地竟然是美国纽约的史塔克大楼！
此时，巴顿与其他士兵利用洛基的权杖中和宇宙魔方同源的能量而追踪到航空母舰，也利用高超弓箭技术和特制功能将航空母舰的引擎炸毁，导致在研究室的衆英雄被炸的七零八落，史蒂芬与唐尼清醒后立刻身换盔甲去修引擎，尼克随后命令所有探员去将航空母舰保持平衡，当时，娜塔莎与班纳掉进了底层管道区，娜塔莎在掉下管道区的同时刚好被水管压住双脚而动弹不得，班纳因为受伤严重以及之前吵架积酿的情绪而变成了绿巨人，娜塔莎在言语阻止无效后将脚用力拔出迅速逃离，班纳因为失去理智而将眼前的所有人视为敌人而对航空母舰大肆破坏，尼克让身体较强的托尔前去阻止，但也在无法阻止下利用战斗机进行拦截，班纳在被战斗机轰打时跳出航空母舰而将战斗机拆毁，也在最后掉回陆地。
巴顿将整艘船利用弓箭瘫痪后遭到娜塔莎的追打，但也被娜塔莎重击头部后恢复清醒，托尔跑到洛基的笼子时为了阻止从笼子逃出的洛基而误入洛基的分身陷阱掉进笼子里，当洛基刚要放下笼子时却被赶到的科尔森逮到，科尔森原本想利用由当初被阿斯嘉传送过来的“毁灭者”改造而成的能量炮逮捕洛基，却再度中洛基的分身陷阱而被他用权杖从后刺入胸膛，洛基在完事后将托尔的笼子放进了高空，在离开前对奄奄一息的科尔森大喊他们因为英雄四分五裂及航空母舰即将坠落而已无任何希望，但科尔森却说明洛基因为没有任何信仰而必遭惨败，也利用能量炮将洛基轰飞。
洛基忍着伤痛利用战机逃离后直接前往纽约，尼克觉得航空母舰即将坠落而发出警报，唐尼利用全身力气而将引擎全速转动，而最后自己却掉进引擎的涡轮里，但也在被围攻的史蒂芬歇力帮助下脱离，尼克找到科尔森后打算尽全力抢救，但科尔森却认为应该为众英雄提供一点动力而接受死亡，也最终死在尼克的面前，众人得知科尔森的死后陷入绝望状态，尼克也最终承认他们制造武器的事情，但却意外提到关于一个被禁止的方案，复仇者联盟方案，唐尼因为科尔森的死打击过重而决定私自出动，将盔甲修好后飞回自己的史塔克大楼，随行的史蒂芬与娜塔莎、恢复理智的巴顿联手利用快速战机飞往纽约，托尔掉到陆地上后再度捡起自己的雷神之锤而将盔甲招来。
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