เรื่องราวเริ่มต้นขึ้นเมื่อ โลกิ (Loki) เทพเจ้าแห่งความชั่วร้ายและน้องบุญธรรมของธอร์จากแอสการ์ด ได้พบกับ เดอะ อะเธอร์ (The Other) ผู้นำของเผ่าพันธุ์นอกโลกที่รู้จักกันในชื่อ ชิทอรี (Chitauri) เพื่อแลกกับการนำ เทสเซอแร็กต์ (Tesseract) กลับคืนมา เดอะ อะเธอร์ได้สัญญาว่าจะมอบ กองทัพชิทอรี ให้โลกิใช้เพื่อ ปราบปรามโลกมนุษย์

เทสเซอแร็กต์ เป็นแหล่งพลังงานทรงพลังจากนอกโลก ซึ่งเคยปรากฏในภาพยนตร์ Captain America: The First Avenger และตกลงไปในทะเลเมื่อกัปตันอเมริกาทำลายไฮดรา โฮเวิร์ด สตาร์ก พบมันระหว่างการตามหากัปตันอเมริกา และการทดสอบตลอดหลายปีที่ผ่านมาเผยให้เห็นว่ามันเป็นแหล่งพลังงานที่ยั่งยืนอย่างแท้จริง

นิค ฟิวรี (Nick Fury) ผู้อำนวยการหน่วยจารกรรม S.H.I.E.L.D. และเจ้าหน้าที่ มาเรีย ฮิลล์ (Maria Hill) ผู้ช่วยของเขา เดินทางมาถึงศูนย์วิจัยระยะไกลระหว่างการอพยพ หลังจากที่โลกิใช้คทาที่ได้รับจากชิทอรีแทรกซึมเข้ามาและใช้เทสเซอแร็กต์เปิดประตูมิติ ทำให้เกิดการระเบิดครั้งใหญ่ โลกิได้ควบคุมจิตใจของ คลินท์ บาร์ตัน/ฮอว์คอาย (Clint Barton/Hawkeye) และนักฟิสิกส์ ดร.อีริค เซลวิก (Dr. Erik Selvig) ก่อนจะหลบหนีไปพร้อมกับเทสเซอแร็กต์

เพื่อตอบโต้ภัยคุกคามจากโลกิและปกป้องโลกที่กำลังจะถูกรุกราน นิค ฟิวรีจึงเปิดใช้งาน โครงการริเริ่ม "ดิ เอเวนเจอร์ส" (The Avengers Initiative) โดยการรวบรวม สุดยอดวีรบุรุษของโลก อันประกอบไปด้วย:

• โทนี่ สตาร์ก / ไอรอน แมน (Tony Stark / Iron Man)

• สตีฟ โรเจอร์ส / กัปตันอเมริกา (Steve Rogers / Captain America)

• บรูซ แบนเนอร์ / ฮัลค์ (Bruce Banner / Hulk)

• นาตาชา โรมานอฟฟ์ / แบล็ก วิโดว์ (Natasha Romanoff / Black Widow)

• ธอร์ (Thor) ผู้มาตามหาน้องชาย

• คลินท์ บาร์ตัน / ฮอว์คอาย (ผู้ที่ภายหลังได้รับการช่วยเหลือจากแบล็ก วิโดว์)

แม้จะมีความขัดแย้งในเรื่องความเป็นผู้นำและมุมมองที่แตกต่างกันในทีม แต่หลังจากเผชิญหน้ากับความสูญเสียครั้งใหญ่บนยานบินของ S.H.I.E.L.D. พวกเขาก็รวมใจกันได้

จุดไคลแม็กซ์ คือเมื่อโลกิใช้เทสเซอแร็กต์เปิด ประตูมิติขนาดใหญ่ เหนือแมนฮัตตัน นำ กองทัพชิทอรี ลงมาบุกโจมตีนิวยอร์ก ดิ เอเวนเจอร์ส ต้องผนึกกำลังเพื่อต่อสู้กับกองทัพต่างดาวครั้งใหญ่ การต่อสู้จบลงเมื่อไอรอน แมนเสียสละตนเองพาอาวุธนิวเคลียร์ที่รัฐบาลส่งมาไปสู่ประตูมิติ ทำให้กองทัพชิทอรีถูกทำลาย และแบล็ก วิโดว์สามารถปิดประตูมิติได้ทันเวลา โลกิถูกจับตัวกลับไปยังแอสการ์ด และทีมเอเวนเจอร์สก็แยกย้ายกันไป แต่ได้สร้างพันธสัญญาว่าจะกลับมารวมตัวกันอีกครั้งเมื่อโลกต้องการ