史蒂夫·罗杰斯，这位曾经的美国队长，在经历了一次行动后，开始感觉到神盾局内部弥漫着一股不祥的气息。当他得知神盾局正在秘密进行一项名为“洞察计划”的行动时，他的愤怒情绪达到了顶点。 一天，神盾局指挥官尼克-法瑞遭到了一群武装分子的袭击。在千钧一发之际，他拼尽全力将一支U盘交给了美国队长。U盘中藏着神盾局二战以来最重要且最可怕的秘密。 美国队长因为涉嫌杀害尼克而遭到前局长亚历山大·皮尔斯的通缉和追杀。在逃亡的过程中，他得到了黑寡妇（斯嘉丽·约翰逊饰）和退伍老兵“猎鹰”（安东尼·麦凯饰）的帮助。他们必须争分夺秒解开神盾局的秘密，阻止“洞察计划”的施行……