Historia completa
Los Vengadores asaltan una base de Hydra en Sokovia, un país ficticio de Europa del Este, comandada por el Barón Strucker. Ahí recuperan el cetro de Loki y se cruzan con dos gemelos con poderes: Pietro Maximoff, de supervelocidad, y Wanda Maximoff, que maneja mentes y objetos. Los dos odian a Tony Stark, porque una bomba con su nombre mató a sus padres. Wanda le planta a Tony una visión de sus amigos muertos y de una amenaza venida del espacio.
Asustado, Tony quiere un escudo de robots para proteger el planeta. Con Bruce Banner usa la inteligencia artificial escondida en la gema del cetro para terminar el programa Ultron. Ultron cobra conciencia durante una fiesta en la Torre, concluye que la paz solo llega con el fin de la humanidad, destruye a J.A.R.V.I.S. y escapa con el cetro. En Sokovia arma un cuerpo mejor y un ejército de robots y recluta a los gemelos.
En Johannesburgo, Ultron le compra vibranium al traficante Ulysses Klaue. Los Vengadores llegan y Wanda se mete en la cabeza de casi todos. Thor tiene visiones extrañas, Steve revive los años cuarenta y Natasha recuerda el entrenamiento brutal del Cuarto Rojo. Banner se convierte en Hulk sin control y destruye parte de la ciudad hasta que Tony lo detiene con la armadura Hulkbuster. La opinión pública se vuelve contra los héroes. Se esconden en la granja de Clint Barton, que tiene esposa e hijos que nadie conocía. Natasha y Banner piensan en un futuro juntos. Nick Fury aparece para animar al equipo.
En Seúl, Ultron obliga a la científica Helen Cho a crear un cuerpo sintético con vibranium y la gema del cetro. Wanda lee su mente, ve el plan de extinción y los gemelos cambian de bando. Los Vengadores roban el cuerpo, pero Ultron se lleva a Natasha. Tony pone a J.A.R.V.I.S., que sobrevivió escondido en internet, dentro del cuerpo. Thor, después de investigar sus visiones, da la carga final con un rayo. Nace Visión, que explica que vino a proteger la vida. Para probarlo, levanta el martillo de Thor. La gema en su frente es una de las seis Gemas del Infinito.
En Sokovia, Ultron eleva una ciudad entera para lanzarla contra la Tierra como un meteoro. Los héroes luchan por sacar a la gente, con ayuda de Fury en un helitransporte. Pietro muere protegiendo a Clint y a un niño. Wanda le arranca el corazón al cuerpo principal de Ultron. Tony y Thor hacen estallar la roca en el aire, y Visión destruye al último robot. Banner huye solo en un jet. Thor se va a investigar las gemas, Tony se aleja y Clint se retira. Steve y Natasha empiezan a entrenar a nuevos Vengadores: Rhodes, Visión, Sam Wilson y Wanda. En la escena de los créditos, Thanos toma un guantelete vacío y dice que él mismo irá por las gemas.