黄昏时分，在华特迪士尼动画工作室成立100周年之际，米奇和米妮神奇地从墙上的艺术画作中一跃而出，并召集了一个世纪以来543位动画好朋友们一起走入现实世界。他们齐聚在华特迪士尼动画工作室大楼前拍下了一张跨越世纪的迪士尼全家福，以此纪念迪士尼动画的辉煌历史。这个百年一遇的项目将迪士尼真人动画、经典手绘动画和电脑动画世界融合在一起，谱写成一封献给所有迪士尼角色、声音、艺术和音乐的终极情书。
最先与灭霸军团遭遇的雷神索尔一行遭遇惨烈打击，洛基遇害，空间宝石落入灭霸之手。未几，灭霸的先锋部队杀至地球，一番缠斗后掳走奇异博士。为阻止时间宝石落入敌手，斯塔克和蜘蛛侠闯入了敌人的飞船。与此同时，拥有心灵宝石的幻视也遭到外星侵略者的袭击，为此美国队长、黑寡妇等人将其带到瓦坎达王国，向黑豹求助。幸免于难的索尔与星爵一行相逢，随后他们兵分两路。索尔与火箭、格鲁特踏上再铸雷神之锤的旅程，星爵则与卡魔拉等人试图阻止灭霸的恶行。而知晓灵魂宝石下落的卡魔拉，同样是其义父灭霸追踪的对象。 攸关整个宇宙命运的史诗战役全面展开，超级英雄们为了平凡而自由的生命奋不顾身……
