上世纪40年代,纳粹及其邪恶轴心的战火烧遍世界各个角落。居住在布鲁克林的小个子史蒂夫·罗格斯(克里斯·埃文斯 Chris Evans 饰)心系国家,一心上阵杀敌,可是糟糕的体格让他始终被征兵办拒之门外。偶然的机会,在德籍科学家厄斯金博士(Stanley Tucci 饰)的帮助下,这个小个子男孩得以走入兵营,并接受了博士的试验,化身成为高大健壮、膂力过人的超级战士。与此同时,德国纳粹红骷髅部队的首领约翰·施密特(雨果·维文 Hugo Weaving 饰)依靠超自然的力量建立起一支超级战队,企图称霸全世界。
渐渐习惯了现代生活的美国队长史蒂夫·罗杰斯(克里斯·埃文斯 Chris Evans 饰),在一次行动后隐隐嗅到神盾局内部所弥漫出来的凶险气味。而当得知神盾局正秘密进行的“洞察计划”后,他更为此感到愤怒。某天,神盾局指挥官尼克-法瑞(塞缪尔·杰克逊 Samuel L. Jackson 饰)遭到一群武装分子袭击,他拼尽全力将一支U盘交到美国队长手中,这里面藏着该局二战以来最重要且最可怕的秘密。在此之后,美国队长因涉嫌杀害尼克而遭到前局长亚历山大·皮尔斯(罗伯特·雷德福/Robert Redford 饰)的通