漸漸習(xí)慣了現(xiàn)代生活的美國(guó)隊(duì)長(zhǎng)史蒂夫·羅杰斯（克里斯·埃文斯 Chris Evans 飾），在一次行動(dòng)后隱隱嗅到神盾局內(nèi)部所彌漫出來(lái)的兇險(xiǎn)氣味。而當(dāng)?shù)弥穸芫终孛苓M(jìn)行的“洞察計(jì)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(pán)交到美國(guó)隊(duì)長(zhǎng)手中，這里面藏著該局二戰(zhàn)以來(lái)最重要且最可怕的秘密。在此之后，美國(guó)隊(duì)長(zhǎng)因涉嫌殺害尼克而遭到前局長(zhǎng)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。