Los Vengadores se enfrentan contra el amo de Red Skull: el titán loco llamado Thanos. Red Skull le dio el Tesseracto a Thanos al final de la primera temporada. Thanos busca las Gemas del Infinito para alimentar su Guantelete del Infinito. Si bien, los Vengadores son capaces de derrotar a Thanos después de mucho esfuerzo, un nuevo villano aparece; se trata de Ultron quien amenaza con exterminar a la raza humana después de poseer el cuerpo del Arsenal. En su intento por derrotar a Ultrón, Ant-Man se convierte en un nuevo miembro del equipo. Hacia el final de la segunda temporada, Thanos logra escapar de una cárcel galáctica que estaba destinado a contenerlo con la ayuda de la Orden Negra. Este equipo de secuaces de Thanos está compuesto por: Ebony Maw, Corvus Glaive, Black Dwarf, Proxima Midnight y Supergiant. Junto a ellos, Thanos hace un último intento de derrotar a los Vengadores. Con la ayuda de la gente de la Tierra, los Vengadores son capaces de derrotar a Thanos y la Orden Negra. En la secuela, el Capitán América y Iron Man planean hacer de la Tierra un "Mundo de Vengadores" mediante la contratación de otros héroes.