開場阿斯加德人遭到了滅霸的襲擊，他們對附近發出了求救訊號，抵抗已經失敗，烏木喉跨過死者，受傷的海姆達爾躺在地上，洛基被黑暗教團包圍，滅霸一個人船首把托爾帶到他面前，問是要他哥的頭還是空間寶石。
過程中滅霸說了他失敗的感受，索爾噴他話太多，并且告訴了觀眾一星期前柴達被毀，力量寶石被奪走。
滅霸使用力量寶石燒托爾腦袋時，洛基雖然表示不在乎，但還是放棄了堅持，交出了寶石，這個時候卻告訴滅霸他們還有浩克（婦聯1鐵人對洛基說我們還有浩克的梗），浩克借著這個機會突襲了滅霸。
一開始輕松壓制滅霸，但滅霸沒有任何損傷或感覺，被打進船體以后開始反殺，黑矮星想幫滅霸，烏木喉說讓滅霸玩玩吧。
滅霸完全靠肉搏碾壓打爆了浩克，并且一點傷都沒受，幾招過后浩克就徹底失去了戰斗能力，而滅霸連寶石都沒有用。
海姆達爾利用最后的力量，將浩克傳送到地球的紐約圣所警告人類，自己也被人發現，滅霸用亡刃的武器殺了他。
烏木喉把宇宙立方獻給了滅霸，滅霸脫掉了盔甲，捏碎立方，拿出寶石以后洛基想再次投誠，說了一連串頭銜和身份后，最后說出了自己是奧丁之子，索爾突然明白洛基想刺殺滅霸，結果被滅霸用寶石壓住失敗，托爾因為嘴被烏木喉封住說不了話，只能眼睜睜看著洛基被活活掐死，洛基臨死時說滅霸永遠無法成為神。
滅霸最后用力量寶石炸毀了飛船，自己則用空間寶石和黑暗教團一起離開。
浩克利用彩虹橋飛到地球，落在紐約圣所，這時王正要跟奇異博士去吃午餐，但王表示錢財乃身外之物影響修行，最后只有一丁點盧比，還是沒錢要讓奇異博士拿，還沒走出去前，浩克就掉了下來，變成了班納。
兩個人看著班納，跟著出現了復仇者聯盟：無限之戰的標題。
中央公園，斯塔克跟小辣椒在散步運動，討論到要生孩子的事，斯塔克對自己的孩子有預期，但小辣椒認為這不是斯塔克想要的，兩個結婚了，當天就要舉辦婚禮，爭論時奇異博士和王出現，并且帶來了班納。
之后他們到了圣所，班納告訴了所有事情給斯塔克，之前播出片段里有，然后開始爭論怎么對付滅霸和處理無限寶石，斯塔克認為毀掉或扔掉最好，并且加上性格原因，跟奇異博士處不來關系，兩個人有矛盾。
班納從斯塔克那知道了內戰的事情，并且要求斯塔克找美隊來幫忙，斯塔克同意班納的勸說，打電話前Q飛船襲來，四個人被迫出去觀看，很快靠奇異博士和鐵人，把好幾個街區完全清理干凈。
另一方面小蜘蛛看到了飛船，就穿上衣服趕了過來。
紐約方面烏木喉與黑矮星降臨，開始了與烏木喉和黑矮星的戰斗，斯塔克要求奇異博士藏起來避免被搶走寶石，讓班納變身卻只是變綠了沒有用，浩克拒絕出現所以干脆躲起來，一開始黑矮星看起來好像不堪一擊立刻就被打垮，之后是烏木喉一個對付另外幾人，斯塔克用納米技術制造了新的盔甲，可以隨時變成任何武器或需要的形狀。跟烏木喉打斗一陣過后立刻被黑矮星的大錘突襲，錘子是有鏈條可以伸縮或飛行的，直接將斯塔克打出了幾個街區以外。
之后戰斗中小蜘蛛趕來救場，飛走的班納抽自己嘴巴要求浩克出來（這個笑點特別好），奇異博士也被單殺，但因為寶石有咒語，所以烏木喉拿他沒辦法，只能打包帶走。
但奇異博士的袍子救了他，烏木喉開始追擊，雙方爭斗一陣以后，烏木喉直接帶走了博士，黑矮星跟斯塔克打了一陣以后被王放逐到另外一個地區，斯塔克因此謝謝王說婚禮請他。
然后跟蜘蛛聯系完加大速率追擊離開地球的飛船，并且從新婦聯基地帶來了小蜘蛛的新套裝，也是納米技術但只表現在頭盔穿戴上，雖然斯塔克趕走了小蜘蛛，但他靠自己留在了飛船上。
跟著就進入了飛船內部離開了地球。
另外的太空里，銀河護衛隊五個人抵達了阿斯加德人飛船的殘骸現場，因為覺得有人求救就可能有錢賺，結果到了的時候卻發現無人生還（即便索爾后來說是殺了一半阿斯加德人，但我不知道那一半怎么生存）
雷神醒來以后很快就接受了現實，準備立刻起程去矮人的地盤打造能跟滅霸戰斗的武器，跟卡魔拉對話時星爵吃醋故意找茬，卡魔拉認為別搞這些無聊的東西，關鍵是阻止滅霸，于是分兵合作，浣熊對武器感興趣，一直都想去矮人的地盤看看，就跟著索爾和樹人一起去了。
卡魔拉之后在飛船上對星爵表示，有一個滅霸不知道的事情，但她知道，如果自己被抓了，要求星爵一定要殺死自己，以他母親的名義發誓。
回到地球，幻視偷偷出來跟女巫私會，兩個人對去留都有疑問，都希望留下來不要再走，安定的陪伴對方，過程里看到了電視上紐約的戰斗，并且新聞說斯塔克失蹤。
跟著突然間亡刃刺穿了幻視，比鄰星偷襲女巫，兩個人被打的措手不及，很勉強的狼狽逃走，黑暗教團夫妻檔卻緊追不舍，戰斗力幻視不及亡刃，雖然女巫給他做了修復但效果不大，敵人一直追殺他們到火車站，這個時候隊長登場，比鄰星扔出武器，但獵鷹突然襲擊，踹飛了她，黑寡婦從背后偷襲亡刃，用他自己的武器打傷他自己，跟著變成了三打一，亡刃瞬間被擊垮，比鄰星回來保護亡刃，跟著就是一連串操作后兩個人被打敗，最后被飛船的光線救走。
鏡頭再轉到宇宙里，卡魔拉之前有一段回憶，講述她的母星被襲擊，一半人被殺一半人幸存，滅霸看到了她，很喜歡她并且用一把武器展示給她看什么是平衡，說生命無限增長，但資源有限，終歸便引發崩潰，所以他要平衡來拯救生命與宇宙。
回到現在，銀河護衛隊剩下的四個人到了Knowhere，也就是第一部天神組的腦袋，發現那里已經荒廢了，結果抵達后偷聽到滅霸和收集者討價還價，毀滅者憤怒難以抑制，想要先行攻擊，結果被螳螂女暈睡，倒下時的聲音引來滅霸注意，卡魔拉和其他人都不聽星爵計劃的安排。
但卡魔拉卻突襲得手，刺中了滅霸的脖子，之后又用小時候給她的武器刺中滅霸心臟，滅霸倒在地上死亡。
卡魔拉為此大哭并且非常的傷心，收集者在后面的柜子里拍手叫好。
沒一會兒，卻聽到滅霸說話，他認為卡魔拉還是關心自己的，跟著才發現滅霸已經拿到了現實寶石，并且剛才他們看到的一切東西，都是滅霸用寶石制造出來的幻象而已，整個Knowhere早就被滅霸打成了一片火海，屠殺所有的住民，他們以為廢棄的景象都是假的，螳螂妹與毀滅者想要幫忙，結果卻被現實寶石切成了塊和條狀物。
星爵走出來跟滅霸對峙，滅霸用卡魔拉做要挾（我覺得這段邏輯有問題，滅霸為什么不立刻滅掉星爵呢？非要解釋的話我們可以腦補就是滅霸知道星爵與卡魔拉的愛情，想要測試和觀看反應。）
最后星爵狠下心開火，噴出的卻是泡泡，滅霸表示星爵有種，帶著卡魔拉就跑了。
去矮人的地盤過程里，托爾跟浣熊說自己已經沒什么好失去的了，朋友死了兄弟死了，父母死了甚至是敵人的姐姐也死了，連臣民都沒有，浣熊表示我還有很多可以失去，反應出他的人物改變，過去浣熊是什么都不怕因為沒有好失去的，現在是怕死，星爵也表示過浣熊跟索爾走是因為怕滅霸。
抵達矮人的鍛爐后，他們發現了一個無限手套的模子，結果遭到矮人的攻擊，也就是小惡魔的扮演者，之后說了滅霸曾經來過這，要挾矮人給他制造一個能控制無限寶石的東西，也就是實錘了無限手套是矮人們制造出來的（所以說之前的設定呢？？？？？？？無限手套漫畫里的來源我不清楚，但電影里起碼是很多年以前就登場的，矮人的和阿斯加德人的反射弧是多長？？？？？這明顯是劇情BUG或有沖突或吃書）
小惡魔認為索爾應該保護自己，埋怨他們，而滅霸得到手套以后還是殺了所有矮人，只留下小惡魔還砍了他的手，小惡魔給自己裝了機械手。
因為矮人全滅，包圍恒星的戴森球鍛爐被凍結，于是雷神跟浣熊開始用飛船拽動星球機關，飛船拽著繩子，雷神握住繩子當掛鉤，把整個鍛爐重啟，可意外的是鍛爐零件壞了打不開，大錘就自告奮勇去當支柱，撐開了恒星的熱能出口，矮人也就有機會給他制造武器，一把阿斯加德最強的武器。
托爾后來頂了一陣就掉落回空間站，一直什么都不做走路都在打游戲的樹人，因為看到小惡魔找不到手柄，所以忍著痛把還在燃燒的斧頭與錘子連接在一起，然后自己砍斷了手臂當做握柄，幾乎死亡的索爾得到了風暴之錘的支援并且暗示有了更強的力量。
（所以托爾你明顯還是錘神而不是雷神，眾神之父在忽悠你。）
跟著Q飛船飛走的奇異博士斯塔克與小蜘蛛三人組，博士被烏木喉用外科手術的器具虐待逼供交出寶石容器的咒語，跟著斯塔克發現了小蜘蛛沒走，雖然生氣還是接受了，之后斯塔克主動現身吸引注意力，還沒開打斯塔克就炸開了船體，烏木喉反應不及被吸出了飛船死亡，袍子和小蜘蛛二連接力救下了博士，斯塔克則用納米技術修補了船體。
之后他們互相斗嘴，奇異博士不感恩，并且對斯塔克的計劃不認同，還說如果到了必要的時刻，會忽略他們的生死去保護時間寶石。
最后他們決定去Q飛船的目的地，也就是泰坦星。
滅霸的飛船上，卡魔拉和滅霸斗嘴，滅霸覺得卡魔拉餓了給女兒拿吃的，卡魔拉卻不領情，之后兩個人討論了一些父女和身份的問題，尤其是關于滅霸屠殺星球的道理，滅霸說卡魔拉的家鄉星球原先到處是饑餓和死亡，現在產生在那的孩子卻從來不知道什么是饑餓與煩惱，想要證明自己是對的。
滅霸帶卡魔拉去看刺殺自己失敗被分解的星云，用寶石給星云大量痛苦來讓卡魔拉告訴自己一個秘密。
也就是卡魔拉之前替滅霸尋找靈魂寶石的下落，卡魔拉找到了卻燒了地圖，這件事儲存在星云腦袋里，然后被滅霸讀取出來，卡魔拉之前撒謊說不知道，被當面戳穿后滅霸憤怒的認為從來沒教過卡魔拉說謊。
兩個人后來到了靈魂寶石儲存的星球上，遇到了一個守門人，也就是失蹤已久的紅骷髏，紅骷髏被寶石放逐和詛咒到此地，帶領滅霸與卡魔拉抵達了這里。
獲得靈魂寶石的代價是獻祭自己最愛的事物，一開始卡魔拉很高興，認為滅霸是沒有感情也不懂愛的，然而滅霸卻哭了，卡魔拉不敢相信，因為滅霸是真的把自己當女兒看。
滅霸說自己以前錯過一次，這回不能再犯錯了，哭著把卡魔拉扔下了懸崖后卡魔拉摔死在坑洞底部。
跟著滅霸醒來發現自己躺在這星球的水面，手上已經多了一顆靈魂寶石。
他的飛船上，星云找機會殺死了守衛，奪取了飛船后開往泰坦星。
再回地球，戰爭機器靠機械輔助行走，跟作為國務卿的將軍討論自己的處境和對內戰的看法，還有幻視離隊的問題，表現出了后悔，之后隊長他們現身，國務卿要求戰爭機器逮捕，結果戰爭機器加入了隊長的隊伍，班納也在戰爭機器那，見到了黑寡婦，并且帶來了滅霸的警告，還探討怎么處理心靈寶石，結論是想辦法毀掉，但首先要摘除寶石，而幻視認為死自己一個無所謂，其他人卻希望能救下幻視再說毀掉寶石的事情。
他們一行人知道國務卿會追捕和阻撓，于是到了瓦坎達尋求黑豹庇護與協助幫忙，重新遇見了巴基，黑豹也提前得知要面對滅霸。
泰坦星上，墜落下來的飛船打開后，銀河護衛隊與三人組相遇，雙方打了一陣搞清楚是友軍，然后商量了針對滅霸的計劃，奇異博士用時間寶石思考了140005個未來，但能獲勝的只有一個。
美隊等人剛剛抵達瓦坎達，Q飛船就進攻了地球，運輸大量的先鋒衛落地，有一艘直接砸在保護墻上毀滅了，反映出瓦坎達墻壁有多堅固，哪怕外星軍隊也打不開，基本跟外星人持平了。
黑矮星跟比鄰星隔墻跟美隊他們見面，說不會像上次那樣了，還說他們有的是人，放出了海量的先鋒衛，先鋒衛跟動物一樣沖鋒，保護墻能切斷他們的身體，但這群野獸還是毫不畏懼死亡，靠著同胞臨死時拉開的洞，有一些零散的沖了進來。
黑豹意識到如果這樣下去也許能防守，但會有一些沖到城市里威脅妹妹與幻視摘掉寶石的進程，于是主動要求打開一個口子，吸引了全部火力，眾人在草原上開始戰斗。
泰坦星上，同樣的戰斗開始了，滅霸利用空間寶石抵達了此地。博士一個人坐在廢墟上，滅霸給博士講述了他的動機，并且用現實寶石還原了過去泰坦星的歲月。
說他認為資源有限，而人口不斷增長會威脅星球的穩定，當時他勸說族人隨機抽簽殺死一半人，不分年齡、男女、貧富，是非常公平的做法，奇異博士問他消滅全宇宙的一半人口后會怎么樣，滅霸說到時候會找個地方退休，也許宇宙會有一天把他當英雄來看待。
跟著兩個人開始戰斗，奇異博士說我們不會讓你得逞，滅霸反應過來不對勁，剛說出“我們”，就開始被一群人一齊襲擊，鐵人、毀滅者、星爵、小蜘蛛、奇異博士幾個人拿他幾乎是沒有辦法，但一直通過各種控制手段不讓他的拳頭合上來使用無限寶石（沒錯，為了不讓滅霸太無敵，加了這個設定，握拳才能用。）
最后通過奇異博士傳送，螳螂妹從天而降，腦控了滅霸，但滅霸太強大，控制不了多久，其他人這個時候趁機摘手套，可因為星爵好奇卡魔拉的去向，在詢問時知道了結果，更憤怒于滅霸明明殺了卡魔拉還在哀悼女兒與自責，于是控制不了自己攻擊滅霸，結果打翻了螳螂妹，滅霸徹底失去控制。
幾乎脫手的手套被滅霸拽住，力量寶石瞬間擊暈螳螂毀滅者與星爵，小蜘蛛一個人救助他們，鐵人與博士勉強支撐，滅霸又用手套扯下了衛星的碎片，壓制了他們。
瓦坎達的地球戰場，前線戰斗非常吃緊，幾乎就要打輸的時候，大錘通過彩虹橋抵達了此地（新武器可以自己開彩虹橋了）
這一段非常非常的燃，音樂配的也很好，托爾非常憤怒，大喊叫滅霸滾出來，風暴之錘飛出去時會制造閃電，原先的雷神之錘基本就還是物理攻擊。
戰斗中浣熊還被巴基抓起來，兩個人轉圈掃射，浣熊問武器哪來的，巴基說非賣品，浣熊不甘心又習慣性地問手臂哪來的。
樹人戰斗時托爾給美隊介紹，樹人說我是格魯特，美隊說我是史蒂芬羅杰斯。
后方亡刃偷襲了實驗室（不知道從哪來的，這個地方能說道說道），黑豹妹妹斗不過，幻視只好暫停摘除開始肉搏，可還是被亡刃壓制，前線那面黑暗教團為了突破防線，釋放了從地底穿過的挖掘機器，一路滾了過來，女巫在此前因為看到前面撐不住，所以主動下場阻止了挖掘機，也導致亡刃來時后方無人。
挖掘機被阻止后，又被女巫反過來利用碾壓了先鋒衛，一瞬間占據就改變。
比鄰星突擊了女巫，女巫差點被殺，好在有奧克耶跟黑寡婦兩個人，他們合作跟比鄰星戰斗勉強四六開，最后女巫恢復過來用挖掘機壓死了比鄰星。
幻視被打垮以后美隊與班納來救援，亡刃對美隊，班納對黑矮星，黑矮星在紐約戰斗被傳送流放時遭傳送門切手，新的手是可以變形的武器，基本上是完全碾壓了穿反浩克裝甲的班納，最后班納用當初斯塔克對付浩克的招數，用一只手套住了黑矮星，把他往瓦坎達的保護墻上撞，碰到保護墻的東西會爆炸或被切斷，黑矮星就在一陣摩擦中變成了煙花（全片無臺詞，默哀。）
美隊打亡刃打的很艱苦，單挑被壓制，這時亡刃想給美隊重創，但背后卻遭幻視用他自己的武器刺穿殺死，跟他一開始襲擊幻視時一樣。
先鋒衛們開始撤退逃走，雷神不放過，開始攻擊想跑的飛船，一下就炸毀了一整艘，戰斗力完爆老版本大錘。
再回泰坦星，戰斗進入尾聲，有一些地方次序我不是特別記得了，不過基本是如此。
衛星碎片落干凈以后，小蜘蛛負責保證暈厥三人組的安全，鐵人被壓在廢墟下，博士一個人開大跟滅霸單挑，使用了大量分身，還有一個看起來絕對是終極技能的大招，也就是滅霸在預告里跳起來時，腳下那個紅色的光線。
但因為力量懸殊，博士還是被打爆了，但容器里沒有寶石，博士早就把寶石藏起來（星云也開飛船來，但也是打不過）
最終，就是鐵人跟滅霸單挑，守護其他人。
這一作里鐵人戰斗力可以說非常非常強，用了劍、盾、固定器，各種手段避免滅霸用無限手套。
他跟滅霸單獨互相后打了很久，找到機會后最大速度助推用盡全力只在滅霸臉上打了個小傷口，跟著盔甲越打越少，中途斯塔克試圖用非常強的能量束抵擋滅霸靠近，但滅霸靠寶石還是到了他身邊，而觀眾能看到斯塔克把身上的零件全都集中到武器和能量消耗上，以至于身后不少地方都沒有了盔甲，可還是阻止不了滅霸。
到最后滅霸甚至不用寶石能力，徒手打爆了斯塔克的盔甲，斯塔克用最后的殘片制作了一把匕首，靠這東西做最后掙扎，滅霸反過來用匕首刺回了斯塔克體內，斯塔克身上的盔甲也基本全部消失，坐在一片廢墟上等死。
滅霸開始跟斯塔克對話，他認識斯塔克，斯塔克很驚訝，而滅霸覺得他們兩個是一類人，掌握知識的孤獨科學家，還有些敬佩，準備殺死斯塔克時，奇異博士發話了。
如果滅霸愿意放過斯塔克，他就交出寶石，滅霸說不要耍花招，奇異博士果然給了出去。
滅霸拿到寶石后立刻就走了，斯塔克卻不解為什么，這和之前奇異博士對他們的態度與說法完全相反，表現出了暖心的同伴互助。
地球上，美隊等人開始集中在幻視身邊，察覺到了有什么大威脅畢竟，滅霸果然出現，但所有人所有的戰斗，對他來說都是徒勞，沒有任何人撐得住超過一招，黑豹一拳就被打垮，只有美隊擋住滅霸一陣，也就是滅霸的手和美隊互相拼力量，之后滅霸就一拳打飛了隊長。
幻視要求女巫毀掉寶石，女巫靠自己的力量一手阻止滅霸靠近，一手蓄力破壞寶石，滅霸碰到女巫前寶石爆炸，幻視被炸成碎片，女巫很傷心的在哭，滅霸卻不感到意外，還說孩子我能理解你的心情，在今天我失去的也夠多了，但時間已經不再重要。
跟著用時間寶石恢復了幻視，徒手捏碎了振金的額頭，摘下了寶石后完成了無限手套與六顆寶石的收集。
就在他沒注意的時候，托爾殺了過來，用風暴之錘跟有六顆寶石的滅霸在對抗，結果是風暴之錘打破了寶石制造的力量屏障，砸進了滅霸的體內，托爾跳下來問你都做了什么，滅霸反而笑了，說你該打頭的。
跟著使用了無限寶石，進入了另一個世界，背景跟取得靈魂寶石的星球一樣，并且在汪洋上看見了小時候的卡魔拉站在一棟中式風格的建筑下。
卡魔拉問滅霸，你做完了，都付出了什么，滅霸回答說，一切。
滅霸回到了現實，所有事情都沒改變，他還被刺著心口接近拼死，無限手套卻焦黑，他立刻開啟新空間逃走了。
整個戰役就此結束。
地球的超級英雄們沒反應過來發生了什么，巴基卻變成了塵土和粉末第一個死亡，再緊接著有越來越多人變成飛灰，樹人、女巫、黑豹、獵鷹都沒能幸免，全部死亡。
泰坦星上，僥幸存活的斯塔克，和恢復意識的三人組再次見面，星爵有點自責，螳螂妹說宇宙了有些奇怪，有事情要發生了，跟著第一個死去。
之后是毀滅者，再之后是星爵。奇異博士說就是這樣了，也一齊死去。
最后，只剩下星云、斯塔克與小蜘蛛，小蜘蛛卻也發現了身體不對勁，哭著說不想死，斯塔克安慰他不會的，跟父親一樣摟住了小蜘蛛，然而小蜘蛛還是在他懷里死去。
斯塔克處于深深的自責中，僅剩下星云和他沒有死去。
最后活下來的只有美隊、鋼鐵俠、浩克、雷神等復聯元老以及銀護火箭浣熊、星云、奧克耶。
滅霸來到了一處世外桃源，有較為原始的屋子，身上沒有傷口，好像完成了任務一樣看著遠方，電影到此結束。
婦聯3在所有的表都播完后，最后的最后，會有一段講地球陷入半數人口消失時的情況，局長和希爾在街上開車，準備召集鷹眼和啟動新計劃（不是太確定，太快了沒反應過來，都在看畫面，可能是鷹眼或蟻人，反正劇情里提到他們有一人為了家里人自愿接受懲罰被軟禁起來。）
然而街上發生的意外，很快就出現在希爾身上，希爾第一個死亡，局長意識到問題的嚴重性，用一個類似BB機的東西在點著什么，結果自己也中招，mother剛說出口，還沒說標志性的后半句就死去了。
他手里的機器落在了地面，上面出現了一個星星，跟著展示出了驚奇隊長的標志（全片完）