经历“响指事件”后，宇宙中一半的生命在消失五年后复活。六个月后，“猎鹰”山姆·威尔逊与美国空军合作，在突尼斯追踪一架遭乔治·巴作克及其恐怖组织LAF团伙劫持的飞机。在空军中尉华金·托雷斯的帮助下，威尔逊击败劫机匪徒，救回人质。威尔逊接获消息，反爱国主义组织旗帜粉碎者正在四处活动。他回到华盛顿特区，将“美国队长”史蒂芬·罗杰斯交付给自己的盾牌捐献给美国政府，以便将它放置于博物馆对外展出。巴基·巴恩斯被美国政府特赦，参加政府安排的心理治疗，与雷诺医生讨论如何摆脱此前被九头蛇洗脑成为“冬兵”的痛苦经历。由于缺失五年的生活和工作经历，威尔逊无法帮助姐姐莎拉获得银行贷款。旗帜粉碎者认为“弹指事件”期间的世界更为美好，该组织在瑞士抢劫了一间银行，托雷斯将现场调查的情报告知威尔逊。巴基注意到新结识的朋友中岛先生之子早前死于“冬兵”之手，但他没有向中岛先生坦承真相。美国政府向公众宣布新任美国队长为约翰·沃克。

威尔逊身着巴恩斯送来的美国队长新战服赶到纽约市，在巴恩斯、卡特和沃克的帮助下，解救被旗帜粉碎者挟持的全球回归委员会代表。卡特支开其他旗帜粉碎者成员，与摩根索单独会面，指责摩根索背叛了她。摩根索因此得知卡特是能力掮客。巴作克得知此事，企图敲诈卡特，威胁要向公众揭露她的真面目，被卡特击杀。摩根索随之开枪击中卡特腹部。随后追来的威尔逊再次试图劝说摩根索，摩根索举枪与他对峙。受伤的卡特从背后击杀摩根索。威尔逊将摩根索的尸体送至医护人员手中，并说服全球回归委员会暂缓难民遣返，帮助摩根索生前为之奋斗的民众。此外，威尔逊说服美国政府为以赛亚·布莱德利在美国队长博物馆内设立纪念碑。与此同时，旗帜粉碎者的余党在前往浮岛监狱的路上被泽莫的管家炸死。女伯爵瓦伦蒂娜为沃克打造一套新战服，沃克成为美国密探，执行政府不便派遣美国队长前去完成的任务。巴恩斯向中岛先生坦承此前仍是“冬兵”之时杀害其子的罪行。在片尾彩蛋中，卡特获得美国政府的特赦，重回中央情报局担当联邦特工。她通过电话联系某人，告知对方已经获得接触美国政府机密和武器原型的全部权限。