Après avoir défait l'Hydra et récupéré le sceptre de Loki, contenant la pierre de l'esprit, Tony Stark, aidé de Bruce Banner, tente une expérience scientifique avec celle-ci, pour créer une intelligence artificielle supérieure à Jarvis. Pourtant, l'expérimentation tourne mal et naît Ultron, une conscience robotisée aux desseins machiavéliques. Les Avengers devront unir leurs forces pour le vaincre, mais plusieurs obstacles seront mis sur leur chemin. Ils devront notamment affronter deux êtres optimisés, Scarlet Witch et Quicksilver, issus de l'armée de Strucker et de l'Hydra, qui se joindront au rang d'Ultron.