Cuando Red Skull llega a la Tierra con una flota de naves alienígenas que lo perseguían, los Vengadores descubren que hay un villano en medio de ellos, mil veces más peligroso por el nombre de Thanos. Al encontrar la Gema de Poder del Infinito en posesión de Red Skull, los Vengadores lo llevan a la ciudad-gamma alta que buscan algo que se llama Arsenal.

Con la ayuda del Arsenal, los Vengadores deben evitar que Thanos obtenga la Gema de Poder, una fuerza de energía tan poderosa que puede causar destrucción masiva. Su lucha les lleva a la Zona Azul de la Luna donde Uatu el Vigilante permite a los Vengadores de usar su base para averiguar lo que necesitan saber acerca de Thanos.

Gracias a los trucos de Loki, Hulk y Thor son engañados en una batalla y se transportan a Valhalla para averiguar quién es el más fuerte de una vez por todas. Pero bajo el gobierno de Hela, sólo el perdedor de su concurso puede regresar a la Tierra, mientras que el ganador se convertirá en su consorte y campeón.

Red Skull tiene información que podría ayudar a los Vengadores salvar al mundo de Thanos, pero un intruso secuestra a Skull antes de que puedan recuperarlo. Capitán América descubre que el intruso no es otro que su antiguo compañero Bucky Barnes (ahora el Soldado de Invierno), quien está de vuelta buscando venganza.

Cuando Hawkeye y Black Widow van en un crucero en cubierto para encontrar la Corona Serpiente, hasta que pidan a los Vengadores su ayuda, ahora deben trabajar juntos con los atlantes liderados por el ex asesor de Attuma, la Señora Zartra para detener el batallón de Attuma de destruir la Atlántida y tomar el control de la bestia Giganto (una ballena con extremidades).

Cuando un nuevo villano misterioso llamado Nighthawk, utiliza el individualizado contramedidas de Falcon, que creó cuando estaba en S.H.I.E.L.D., solo para sacar a los Vengadores uno por uno del camino. Falcon debe encontrar una manera de salvar a su equipo y a la ciudad de una total destrucción. Al final, Nighthawk trabaja para alguien desde que la Camarilla cayó.

Cuando la Gema del Tiempo se une al reactor ARK de Tony Stark, que lo vuelve un niño y trae peligros de otras épocas (como los dinosaurios, robots futuristas, y escuadrones perdidos de HYDRA) en la actual ciudad de Nueva York. Las cosas se ponen peor cuando Red Skull se libera durante la crisis.

Después de parar A.I.M. desde el lanzamiento de un misil, Iron Man piensa que los Vengadores son casi perfectos. Cuando M.O.D.O.K. utiliza la Gema Infinito de la Mente para tomar el control de S.H.I.E.L.D., los Vengadores deben trabajar en el cuerpo del otro cuando sus mentes se intercambian a causa de la gema, con el fin de derrotar a M.O.D.O.K. y reclamar la Gema Mente para que vuelvan a la normalidad.

En una realidad invertida, donde los superhéroes son supervillanos y viceversa, Iron Man tiene una visión extraña después de luchar contra el Escuadrón Supremo. Él y las versiones malas de los otros Vengadores descubren que el Escuadrón Supremo tiene la Gema de la Realidad, y lo han utilizado para cambiar el mundo a su imagen. ¿Pueden los Vengadores recuperar su sentido perdido de la justicia y cambiar la realidad?

Thor es llamado para regresar a Asgard, y es como invitado al Salón de Aprendizaje de Asgard para competir en los Juegos de aprendizaje, Hulk y Hawkeye lo siguen hacia atrás. Las visiones de Loki atraen a Thor, Hulk, Hawkeye y en las cámaras de los juegos de aprendizaje donde el fracaso es un portal de ida a Valhalla. Mientras tanto, los terremotos ocurren en la Tierra como resultado de la Tierra y Asgard siendo arrastradas hacia la otra por la Gema del Espacio-Infinito (Teseracto) que está en posesión de Loki. Los Vengadores deben ir a Asgard para salvar a los otros.

Después de que los Vengadores detienen a la Brigada de Demolición de usar armamentos de un almacén abandonado de AIM, Falcon le muestra a Hawkeye su armamento mejorado para el grupo, en el que una ruina de Asgard, los transporta a los dos a Vanaheim. Una vez allí, una sombra Nyx drena la energía eléctrica de la misma y que se guardan por Freya. Falcon debe demostrarse a sí mismo y junto a Hawkeye deben impedir a la Sombra Nyx de tener adelantamientos Vanaheim y de reiniciar la gran luz que los mantuvo a raya. Pero luego, dos Sombras Nyx han aparecido en Manhattan y el resto de los Vengadores deben evitar que drenen la energía de la Tierra.

Black Widow y Thor llevan a cabo el plan de librar la Tierra de las Gemas del Infinito pero ella tiene una visión de Tony Stark utilizando las Gemas del Infinito para convertirse en el emperador Stark y dispone de ellos antes de que Thanos regrese a la Tierra. Después de un intento de esconderlos en Asgard, está falla debido a la visión de Black Widow a Heimdall que sería ahora el gobernante de Asgard, Black Widow y Thor son atacados por los Guardianes de la Galaxia (sabiendo ella que las tendrían también al ser poderosos) hasta que los Vengadores vienen en su ayuda para sacarlos de la Tierra. Después, los Vengadores son advertidos por el Doctor Extraño acerca de los efectos que las Gemas del Infinito están teniendo en la realidad como Dormammu emerge del portal. Después de la lucha de los Vengadores deben mantener las Gemas del Infinito de influir a Black Widow. Al ver la caída de los Vengadores, Black Widow utiliza el poder de las piedras. Se las arregla para salvarlos, pero las joyas terminan corrompiendo en ella. Con la ayuda del equipo, ella se rinde ante las gemas. Antes de que puedan llevarlos a un lugar seguro, Thanos regresa y toma el control de ellos. Los Vengadores se quedan atrás para ver el fin del universo.

Con el poder y la fuerza de las cinco Gemas del Infinito finalmente en el guante, Thanos planea ejercer su poder sobre el universo mientras los Vengadores hacen un intento desesperado para detenerlo. El equipo es capaz de reconstruir el Arsenal y derrotar a Thanos, gracias a él. Desgraciadamente, el Arsenal es poseído por el maníaco mecánico villano, Ultron que utiliza los poderes absorbentes del Arsenal para tomar el poder del Guante del Infinito para sí mismo.

Con el cuerpo del Arsenal y el poder del Guantelete del Infinito en su poder, Ultron comienza su campaña criminal contra la humanidad al tomar el control de la tecnología de Industrias Hammer y AIM. Con el fin de liberar el Arsenal del control de Ultron, Iron Man trabaja en un malware destructor para desactivar a Ultron. Iron Man descubre que Ultron está en la base AIM usando su detector de Ultron, que él no comparte con su equipo. Más tarde él dice que era sospechoso y, por tanto, no compartía los detalles. Durante pelea con Ultron, Tony es capaz de inyectar a Ultron con el Destructor Malware con la ayuda de sus compañeros. De todos modos, él destruye sólo el 95% de Ultron ser emocional sobre el Arsenal y Ultron es capaz de reiniciar el sistema y derrotar a Tony. Esto enoja al Capitán América, como Tony no destruyó a Ultron como se explicó anteriormente por el equipo y arriesgado muchas vidas en la Tierra por sus emociones personales en el Arsenal. Al final, el Capitán América deja a los Vengadores después de una discusión con Tony.

Después de que el Capitán América deja a los Vengadores, Iron Man retiene información reciente sobre Ultron, la industria Roxxon es atacado por el reconstruido Super-Adaptoide que está siendo controlado por Ultron. Tony recluta a Spider-Man como un arma secreta ya que Ultron no puede predecir su sentido arácnido o relicar sus telarañas. Spider-Man pelea con Ultron/Super-Adaptoide y lo vence hasta que el Capitán América llega donde Ultron toma el control del equipo S.H.I.E.L.D que se compone de Modelos señuelos de Vida. Después, Ultron toma el control de la Torre de los Vengadores y el Salón de armaduras de Iron Man. Cuando Ultron toma el control de satélites de Stark para lanzar misiles, Iron Man destruye la Torre de Vengadores y su tecnología para evitarlo. Pero, Spider-Man se decepciona del equipo y el Capitán América, por que sus mentores se portaron de forma opuesta a lo que le enseñaron a Spidey, en cuantos son un equipo. Spidey al no ser escuchado de su razón, se va y el Cap. le da la razón de seguir con un equipo. Entonces, los Vengadores se dividen en dos equipos, Tony con Hawkeye y Thor de su lado, y otra liderada por el Capitán América con Black Widow, Hulk y Falcon a su lado (hasta resolverlo pronto). Al final del episodio, se ve que la primera misión de Ultron de separar a los Vengadores, se realiza con éxito.

Tras la destrucción de la Torre, los Vengadores se dividen en dos equipos diferentes, en donde Iron Man, Hawkeye, y Thor apenas derrotan al Hombre Absorbente y Titania. Ant-Man ayuda a Tony Stark reparar su armadura de Iron Man e incluso ayuda su parte con los Vengadores (cuando le dijeron de lo ocurrido con Iron Man y el Capitán América), cuando los Agentes de AIM roban las partículas de Pym para que MODOK pueda utilizar y poder evadir teniendo sus cibernéticas asumidas por Ultron.

El equipo del Capitán América trabajan para S.H.I.E.L.D. ahora, pero no es todo lo que esperaban cuando que se espera que sigan órdenes sin duda en una situación peligrosa que implica al Dínamo Carmesí y La Guardia Invernal, cuando reciben la llave de una fuente de energía que es algo que los Vengadores sepan algo menos sospechoso.

Los Vengadores se reúnen cuando el Capitán América y Iron Man aprenden a apreciar sus diferencias al tratar de salvar al mundo de la destrucción final a manos de Ultron que utiliza un nano-virus especial para convertir a los humanos en Ultron Centinelas y al descubrir su plan de separarlos al inicio. Como Ant-Man trabaja en una cura para el nano-virus, los Vengadores se reúnen para derrotar a Ultron antes de que todos en la Tierra se conviertan en Ultron Centinelas. Al final, los Vengadores permiten que el Arsenal use el control de re-ganancia temporal de su cuerpo, y él se sacrifica para derrotar a Ultron a despegar al sol, mientras que Iron Man se recupera al ser rescatado por Thor. Con los Vengadores reunidos, Iron Man y el Capitán América incluyen a Ant-Man en su equipo.

Desde que se unió a los Vengadores, Ant-Man (se revela como Scott Lang) les ha ayudado mediante la aparición de Fin Fang Foom y hace que Hawkeye quede insatisfecho. Bajo la propuesta del Capitán América, Hawkeye pone a Ant-Man a través de un curso de formación de los Vengadores en Monster Island para determinar si está hecho para ser un miembro de los Vengadores. Capitán América, Hawkeye y Ant-Man son conscientes de que Red Skull y un pequeño ejército de Seres Mindless son la planificación de cerca para encubrir a sí mismo de Thanos, usando los poderes de Dormammu.

Más rápido, Speed Demon, miembro del Escuadrón Supremo, usa su velocidad para causar estragos sueltos y causando todo a su paso en la Torre de los Vengadores. Hulk debe salvar el día luchando contra la alta velocidad del villano. Mientras tanto, los otros Vengadores se enfrentan contra Hyperion.

Ant-Man comienza a espiar trayendo sus antiguos aliados a la justicia en la que se inicia con la recuperación de su tecnología de Torbellino. Su búsqueda de la redención conduce al equipo a una batalla épica con el Doctor Espectro (que era una de las personas de Ant-Man que vende su tecnología) como se le ayudó en la batalla por el Capitán América, Iron Man y Thor. Durante la batalla, Espectro utiliza sus poderes para manifestar versiones de pesadilla de Ultron, Loki y el Soldado de Invierno para atacar a Iron Man, Thor y el Capitán América. Mientras tanto, los otros entran a la ciudadela hundida de Hyperion para ver lo que están planeando el Escuadrón Supremo y descubren un secreto impactante sobre la Energía Prisma del Doctor Espectro.

Thor está convencido de que Zarda (Princesa Poder) quiere desertar al Escuadrón Supremo, pero Hulk sabe de esto mejor y debe proteger a Thor de manera duplicidad de Zarda.

Falcon intenta demostrar que puede ser un líder cuando el Escuadrón Supremo promulga su juego final y secuestran al Capitán América y Iron Man. Las cosas se vuelven aún más difícil cuando los Vengadores descubren los últimos parcelas del Escuadrón Supremo que era parte de un plan aún más grande para revivir a su sexto miembro previamente desconocido llamado Nuke. Al final, el Escuadrón destruyen su ciudadela con los Vengadores, capturan a Thor y toman el control de la Tierra.

El Escuadrón Supremo toma el control de la Tierra donde lograron frustrar a los Atlantes en el lado de Attuma, encadenando a Hulk Rojo, ponen al Doctor Extraño en una trampa especial, y mantienen a Spider-Man ocupado con uno de sus robots, las personas saben que el Escuadrón es una total desgracia para el mundo. Sin saber el conocimiento del Escuadrón y el resto del mundo, los Vengadores se encuentran en la clandestinidad y trabajando en un plan mejor para salvar el planeta, detener al Escuadrón Supremo de una vez por todas y salvar a Thor. Los Vengadores lanzan un ataque sorpresa en el Escuadrón Supremo que ni siquiera Nighthawk se prepara. En su desesperación, como parte de su plan de contingencia, Hyperion absorbe los poderes de Nuke para destruir el planeta al volar el núcleo, y los Vengadores deberán detenerlo. Al final, el Escuadrón Supremo ha sido derrotado y enviados a prisiones distantes en un sector nuevo de la Bóveda y los Vengadores recuperan el control de la Tierra y de su torre.

El clan del Orden Oscuro se ha infiltrado en una prisión espacial donde terminan destruyendo sus defensas y liberan a su amo, Thanos. Cuando el Korbinite Jeter Kan de Nueva Korbin, ruega a los Vengadores para salvarlos de los invasores misteriosos, el equipo descubre que Thanos y el Orden Oscuro están saqueando Nueva Korbin. Mientras tanto, Tony se busca nuevos retos para el equipo.

Cuando Thanos y el Orden Oscuro atacan a la Tierra, la planificación para finalmente tomar el planeta y destruir a los Vengadores, pero el equipo descubre que son más de ocho héroes y que ellos son un ideal.