渐渐习惯了现代生活的美国队长史蒂夫·罗杰斯（克里斯·埃文斯 Chris Evans 饰），在一次行动后隐隐嗅到神盾局内部所弥漫出来的凶险气味。而当得知神盾局正秘密进行的“洞察计划”后，他更为此感到愤怒。某天，神盾局指挥官尼克-法瑞（塞缪尔·杰克逊 Samuel L. Jackson 饰）遭到一群武装分子袭击，他拼尽全力将一支U盘交到美国队长手中，这里面藏着该局二战以来最重要且最可怕的秘密。在此之后，美国队长因涉嫌杀害尼克而遭到前局长亚历山大·皮尔斯（罗伯特·雷德福/Robert Redford 饰）的通缉和追杀，逃亡中他得到黑寡妇（斯嘉丽·约翰逊 Scarlett Johansson 饰）和退伍老兵“猎鹰”（安东尼·麦凯 Anthony Mackie 饰）的帮助。
他们必须争分夺秒解开神盾局的秘密，阻止“洞察计划”的施行……
斯嘉丽·约翰逊 摩根·弗里曼 崔岷植 阿马尔·维克德 朱利安·林希德-图特 皮鲁·埃斯贝克 安娜丽·提普顿 詹·奥利弗·施罗德 弗雷德里克·周 克莱尔·陈 塞德里克·舍瓦姆 沃尔夫冈·皮索尔斯 邵斯凡 保罗·陈 林暐恒 邢峰 徐灏翔 塞缪尔·丘林 李淳 吕克·贝松 高靖榕 克里斯多夫·泰克
伊万·麦克格雷格 娜塔莉·波特曼 海登·克里斯滕森 克里斯托弗·李 塞缪尔·杰克逊 弗兰克·奥兹 伊恩·麦克迪阿梅德 潘妮拉·奥古斯特 特穆拉·莫里森 吉米·斯密茨 杰克·汤普森 阿梅德·贝斯特 罗丝·伯恩 奥利弗·福德·戴维斯 利安娜·瓦尔斯曼