漸漸習慣了現代生活的美國隊長史蒂夫·羅杰斯（克里斯·埃文斯 Chris Evans 飾）在一次行動后隱隱嗅到神盾局內部所彌漫出來的兇險氣味而當得知神盾局正秘密進行的“洞察計劃”后他更為此感到憤怒某天神盾局指揮官尼克-法瑞（塞繆爾·杰克遜 Samuel L. Jackson 飾）遭到一群武裝分子襲擊他拼盡全力將一支U盤交到美國隊長手中這里面藏著該局二戰以來最重要且最可怕的秘密在此之后美國隊長因涉嫌殺害尼克而遭到前局長亞歷山大·皮爾斯（羅伯特·雷德福/Robert Redford 飾）的通緝和追殺逃亡中他得到黑寡婦（斯嘉麗·約翰遜 Scarlett Johansson 飾）和退伍老兵“獵鷹”（安東尼·麥凱 Anthony Mackie 飾）的幫助 　　他們必須爭分奪秒解開神盾局的秘密阻止“洞察計劃”的施行……