Итак, действие происходит всего спустя три месяца после пресловутого щелчка Таноса. Старк добрался домой с помощью Небулы, Земля находится на грани уничтожения от потери 3.5 миллиардов людей. Оставшиеся Мстители просто не понимают, что им делать дальше, а Танос наслаждается покоем на своей уединённой планете, одновременно следя за людьми в Камне Души, которые были заточены в карманную альтернативную реальность. Т.е. они там вообще замены реальности не ощутили, вот такие дела!

Началом фильма становится прибытие Скотта Лэнга из Квантового мира (одновременно с прибытием Капитана Марвел). Понимая, какой трындец настал миру, они приходят к Тони, дабы ему рассказать о Частицах Пима и возможности путешествий во времени с помощью квантовых дыр. Одушевлённый этой идеей, Тони созывает Мстителей и предлагает им вариант - попутешествовать по прошлому, чтобы самим отыскать Камни Бесконечности раньше Таноса и отменить его щелчок. И хотя все как один утверждают, что подобное делать нельзя, Старка поддерживает Небула, и это даёт карт-бланш Тони. Одновременно с этим он понимает, что если Мстители получат Камни, их нужно как-то сдерживать, поэтому на основе технологий Ваканды он создаёт броню "Танос Бастер", которая и должна сдержать энергию Камней.

Итак, начинается перемещение во времени. Мстители спешат кто куда за Камнями, а вот Танос, используя мощь Камня Души, узнаёт о хитром плане Стрэнджа и той самой выигрышной комбинации из 14 миллионов остальных, и сам выдвигается наперехват Мстителям. Для этого он изготавливает огроменный меч и использует одновременно Камень Силы, Камень Времени и Камень Пространства, чтобы успеть раньше остальных.

И казалось бы, Мстители прибыли в Нью-Йорк и вроде как добыли Тессеракт, но на перехвате их гоп-стопает Танос, и Кэп вступает с ним в бой один на один, чтобы Тони успел убраться вместе с остальными. На вопрос Старка "Ты почему действуешь не по плану?" Кэп ответит "Тони... Это всегда было планом". Итак, Камень Пространства у Мстителей (как и Камень Времени с Камнем Разума), но пришлось пожертвовать Капитаном Америкой.

Тем же временем Тор, Небула и Ракета добираются до местоположения Камня Силы, но их перехватывает сначала Звёздный Лорд, а потом - и сам Танос. На этот раз Одинсон отступать не собирается, но Енот его образумливает практически сразу, и Тору скрепя сердце приходится отступить. Итог - получение Камня Силы и потеря Питера Квилла, а значит - и всех Стражей Галактики. Ненадолго, разумеется!

Небула в одиночку спешит на Вормир, чтобы добраться до Камня Души, и Череп на планете рассказывает ей об ином свойстве Камня. Если до сих пор считалось, что единственный способ освободить силу Камня — принести в жертву любимого человека, то теперь верно и обратное: силу Камня можно высвободить если убить того, кого больше всего ненавидишь. Понимая это и принимая к сведению, Небула получает Камень Души, желая всей душой убить Таноса.

Камень Реальности Мстители также перехватывают, используя помощь Капитана Марвел.

Итак, происходит финальная битва опять же в Ваканде, но до пресловутого щелчка. Мстители имеют все Камни Бесконечности, Тони - костюм, способный их сдерживать. Танос уже не имеет Камней, ведь с появлением каждого у Мстителей он сам их терял. Но у него осталась его грубая сила и гигантский меч. Да и армию Гонцов снова же никто не отменял!

Итак, начинается последняя битва. Мстители как могут сражаются с армией Таноса, хотя тот их раскидывает, как котят. И вот, добравшись до Небулы, у которой есть два Камня - Камень Души и Камень Разума, он затягивает с ней небольшой диалог. Он сожалеет о потере Гаморы, скучает по ней. Говорит, мол "я осознал, насколько одинок без неё" и так далее, но Танос говорит всё это лишь для того, чтобы убедит Небулу отдать ему Камни Бесконечности. И хотя она почти ему верит, Камень Разума даёт ей маленькую подсказку, в которой чуть ли не прямым текстом говорится "Он пи*дит, не доверяй ему!". Это приводит Небулу в ярость, и она начинает с ним махаться один на один. И как и Старк, она лишь ему царапает кожу, но не может убить.

Зато это делает Халк! Он даёт реванш за Новый Асгард Таносу, смачно раздавая ему люлей, но титан ему просто потом отрубает руку мечом, а вот Старк добивает противника, используя свою броню и Камни.

И таким образом Мстители побеждают. Финальный шаг делает Небула, высвобождая свою ненависть к Таносу и запирая его в Камне Души в обмен на остальных.

Когда это происходит, на Земле устанавливается порядок. Те, кто был обращен в прах, не помнят, что умерли. Остальной мир не помнит, что произошло. Об этом помнят лишь Мстители, которые путешествовали во времени. И потому они решают при помощи Капитана Марвел уничтожить Камни, чтобы больше их никто не использовал. Уничтожаются Камень Силы, Камень Души и Камень Реальности, остаются лишь Камень Разума, Камень Времени и Камень Пространства. Оставшиеся три разбрасываются по галактике в рандомные места, чтобы их больше никто не смог собрать.

В финальной сцене после титров показывается, как некто из Мстителей (возможно, что Тони) на мгновение обретает зелёный цвет кожи и красные глаза, тем самым давая понять, что в новом временном промежутке Скруллы давным-давно живут на Земле. А значит, скоро начнётся Секретное вторжение...