在經歷了紐約大戰後，美國隊長史蒂夫·羅傑斯（克裏斯·埃文斯 Chris Evans 飾）在華盛頓過著恬淡的生活，努力嘗試著融入現代社會。然而當一名神盾局同事遭遇襲擊後，史蒂夫被迫卷入了一場威脅全球安危的陰謀。他與黑寡婦（斯嘉麗·約翰遜 Scarlett Johansson 飾）攜手出擊，一邊防備欲將自己滅口的殺手，一邊努力揭露這個巨大陰謀的真面目。
而當敵人的邪惡計劃全局曝光後，美國隊長和黑寡婦得到了一位新同盟“獵鷹”（安東尼·麥凱 Anthony Mackie 飾）的協助。然而他們也發現自己將要面臨的，是前所未遇、出乎意料的黑暗勁敵——冬兵（塞巴斯蒂安·斯坦 Sebastian Stan 飾）……