Alors que Tony Stark tente de relancer un programme de maintien de la paix jusque-là suspendu, les choses tournent mal et les super-héros Iron Man, Captain America, Thor, Hulk, Black Widow et Hawkeye vont devoir à nouveau unir leurs forces pour combattre le plus puissant de leurs adversaires : le terrible Ultron, un être technologique terrifiant qui s'est juré d'éradiquer l'espèce humaine.

Afin d'empêcher celui-ci d'accomplir ses sombres desseins, des alliances inattendues se scellent, les entraînant dans une incroyable aventure et une haletante course contre le temps…