钢铁侠找到美队，带上了自己研制的装备，准备回到过去，同时他还为美队带回了他的盾牌。
蚁人带回了皮姆博士研究的粒子，说明了每个人的用量只够往返一次。
鹰眼身先士卒进行了尝试，回到了过去，带回了一些东西，证明可行性。
美队等人研究宝石之前分布在何处，打算收集全带回，打响指救回所有人，再将宝石归还，不影响那时的时间线。
宝石时间线和位置确定后，复仇者联盟进行了分队，执行各自的任务。
雷神和火箭浣熊一队，去拿现实宝石，雷神获得了母亲的激励，火箭浣熊完成了任务。
浩克，钢铁侠，美队，蚁人前往复联1中哥谭市大战，浩克成功从古一那里得到时间宝石，美队成功拿到心灵宝石，嘱咐蚁人将其带回。
由于失误，钢铁侠和美队没能成功带回空间宝石，两人再次穿越到美队诞生的时代，拿回了空间宝石，借用皮姆博士的粒子返回地球。
黑寡妇和鹰眼前往沃米尔星，以黑寡妇牺牲的代价，鹰眼拿回灵魂宝石。
罗德上校和星云去拿力量宝石，罗德上校成功带回，而星云意识产生了错乱，与当时的星云记忆互通，被灭霸等人发现。
灭霸得知了未来的自己成功收集齐宝石完成大业，以及自己被杀死的事实。
旧星云不断的想要证明自己的忠诚与优秀，冒充经历了一切的星云返回地球，并准备打开时间通道，让灭霸军队传送过来。
一番争执后，带上手套的是浩克，他打了响指，而自己的强壮身体也半边被毁，原因是伽马射线。
就在这时，总部被赶到的灭霸飞船摧毁。
所有超级英雄，包括嵌有六块宝石的手套被击落到废墟底部。
之后，从废墟里出来的三巨头，钢铁侠，美队和雷神大战没有宝石的灭霸，但依旧不敌。
灭霸想用军队夷平地球的千钧一发之际，所有逝去的英雄重返战场，借由的就是复活的奇异博士的传送门，还有法师军团和瓦坎达军队。
一场大战，略有僵持，愤怒的灭霸下令开始无差别地毯轰炸，手套也是不断的被抢夺。
突然，炮火射向天边，惊奇队长驾到，单人消灭了灭霸的巨大飞船。
手套争夺中，惊奇队长能力超凡，就要将手套从灭霸手中夺下，但是灭霸从手套上取下力量宝石，移到左手一记重拳将惊奇队长击飞。
由于现在的手套是钢铁侠使用纳米科技制造的，他通过某种“技术后门”的手段，把宝石全部从灭霸的手套里拿出来，放进了自己的盔甲手套里，并在说出i am iron man后打了响指。
顷刻间，灭霸及其所有军队灰飞烟灭，而托尼本人也承担不了这巨大的能量，不幸逝世。
葬礼后，美队将宝石一一归还，然后度过了被冰封的70年，与佩姬跳了那场舞，并幸福过了很长一段时间。
再回来时，他已经是个白发苍苍的老人，
之后，他将盾牌移交给了猎鹰。
鹰眼回家享受天伦之乐，浩克的右臂依旧重伤，雷神坐上星爵的飞船前往宇宙探索未知，过起了自己想过的生活，星爵在苦苦搜寻托尼响指无差别所消灭的灭霸大军中的卡魔拉。
电影至此宣告结束，字幕结束后第一次没有彩蛋。
似乎画上了一个圆满的句号。
可这句号让在场的观众久久缓不过来。
就这样结束了？
钢铁侠成为了美队，美队活成了钢铁侠。
这是所有人从未料到的结局。
大家早就料到这部电影最后也许会有人牺牲，但从未想过，牺牲的是看起来比较自私自恋自负的钢铁侠。
所有人都以为，正直无私的美队，结局为人类献出生命一点也不意外，很合理。
可结局是，钢铁侠成为了美队，完成美队的使命。
美队则放下一切，去过钢铁侠活着的时候想要的人生。