Kun S.H.I.E.L.D:in kimppuun käydään, vedetään Captain America (Chris Evans) mukaan ihmiskunnan tulevaisuutta uhkaavaan vehkeilyyn. Salaliiton laajetessa hän, Black Widow (Scarlett Johansson) ja The Falcon (Anthony Mackie) joutuvat kohtaamaan vastustajan tähän saakka mahtavimman aseen, mystisen tappajan, joka tunnetaan nimellä Winter Soldier.