Tony Stark tente de relancer un programme de maintien de la paix en sommeil avec l'aide de l'intelligence artificielle Ultron. Les choses tournent horriblement mal lorsque cette dernière développe une conscience propre et décide que le seul moyen de sauver la Terre est d'exterminer l'humanité. Les Avengers doivent alors se rassembler pour combattre cette menace technologique d'une puissance inégalée qui contrôle des armées de drones. Au cours de cette lutte mondiale, l'équipe se fissure face à ses propres secrets et doit s'allier à de mystérieux nouveaux venus pour espérer vaincre.