В новой части фильма мы встретим команду Щ.И.Т.а в том же составе: неподражаемый Роберт Дауни младший, Крис Эванс недавно с успехом снявшийся в продолжении своего сольного фильма – Первый Мститель, Крис Хэмсворт в роли бога Тора, который на этот раз будет без своего брата-злодея Локки. Марк Руфалло снова предстанет в роли непобедимого Халка, Джереми Реннер возьмёт в руки лук Соколиного Глаза, а помогать ему будет Скарлет Йохансон в роли Чёрной Вдовы, кстати, будучи беременной, все сцены с ней сняли заранее.
Ну и, конечно же, незаменимый Сэмюэл Л. Джексон, который будет руководить Щ.И.Т.ом в роли Ника Фьюри.
Из второстепенных персонажей мы встретим Пегги Картер, которую мы могли видеть в фильме «Первый Мститель: Другая война», играть её будет Хейли Этвил. Пол Бетанни предстанет в роли Джарвиса, но пока не ясно будет ли он искусственным интеллектом, помогающий Старку или же облачиться в человеческую оболочку.
В новом фильме и новые персонажи, а как же без них! Мы увидим Алую Ведьму, которую сыграет Элизабет Олсен. Аарона Тейлора-Джонса в роли Ртутить. Эти два героя специально были добавлены Джоссом Уидоном, продюсером «вторых» Мстителей. Уидон посчитал, что они как никто могут придать особой свежести фильму своими незаезженными способностями. Кстати говоря, с вводом в проект супергероя Ртуть были проблемы с правами на персонаж. Являясь (по комиксам) сыном Магнето, в фильмах «Люди Икс: Дни минувшего будущего» и новых Мстителях он не будет упоминаться как имеющий отношения как к одним, так и к другим коллективам супергероев.
Злодеем в фильмы выступит Альтрон, искусственный интеллект, который был создан для защиты Земли. Как бы это ни было эпично, но угрозой для планеты Альтрон посчитает человечество, ну и конечно же, задумает всё уничтожить. Тут и придут на помощь всеми любимые супергерои, чтобы в очередной раз спасти Землю от надвигающейся угрозы.