Historia completa
Loki sobrevivió a la caída e hizo un trato con los chitauri, una raza alienígena. Si les entrega el Teseracto, recibe un ejército para dominar la Tierra. Aparece en una base de S.H.I.E.L.D. donde estudian el cubo, usa un cetro para controlar la mente del agente Clint Barton, Ojo de Halcón, y del científico Erik Selvig, y escapa con el Teseracto. La base se derrumba poco después.
Nick Fury reactiva la Iniciativa Vengadores. Natasha Romanoff, la Viuda Negra, va a Calcuta a buscar a Bruce Banner, que puede rastrear la radiación gamma del cubo. Fury le muestra a Steve Rogers, recién despertado, lo que está en juego. El agente Phil Coulson le lleva el caso a Tony Stark. En Stuttgart, Loki aparece en una gala para robar iridio y obliga a todos a arrodillarse. El Capitán América e Iron Man lo enfrentan y él se rinde demasiado rápido. En el avión, Thor baja del cielo, se lleva a su hermano e intenta convencerlo de rendirse. Tras una pelea en el bosque, todos llevan a Loki al helitransporte.
Adentro, el grupo no se entiende. Tony y Steve se provocan, Banner desconfía de todo y Thor defiende a su hermano. Investigando, Tony y Steve descubren que S.H.I.E.L.D. quería usar el Teseracto para fabricar armas. Natasha se da cuenta de que Loki quiere soltar a Hulk. En ese momento, Barton, todavía controlado, ataca la nave. Banner se convierte en Hulk y persigue a Natasha, Thor pelea con él, y Tony y Steve reparan un motor en el aire. Loki escapa de su celda, encierra a Thor en una jaula que cae al vacío y mata a Coulson. Natasha logra devolverle la mente a Barton.
La muerte de Coulson cambia el ánimo. Fury usa las tarjetas de béisbol del agente, manchadas de sangre, para sacudir al equipo. Tony entiende que Loki quiere público y va a usar la Torre Stark, en Nueva York, para abrir el portal. Los Vengadores llegan justo cuando los chitauri empiezan a caer del cielo. Por primera vez, Steve coordina a todos. Banner llega en moto, dice que siempre está enojado y se convierte en Hulk a voluntad. En un momento que todo fan recuerda, Hulk sacude a Loki contra el piso como un muñeco.
El consejo que dirige S.H.I.E.L.D. lanza un misil nuclear contra Manhattan. Tony toma el misil, cruza el portal y lo lanza contra la nave nodriza. La explosión apaga a todos los chitauri en la Tierra. Natasha cierra el portal con el cetro, y Tony cae de vuelta, inconsciente, hasta que Hulk lo atrapa y un rugido lo despierta. Thor se lleva a Loki y el Teseracto a Asgard, y cada héroe sigue su camino. En la escena de los créditos, el Otro le dice a su amo, Thanos, que atacar la Tierra sería cortejar a la muerte. Thanos sonríe.