钢铁侠：小罗伯特·唐尼饰演，本名安东尼·爱德华·托尼·斯塔克，出生在纽约的一个富豪家庭。后成为斯塔克工业董事长，因于一场阴谋绑架事件胸部遭弹片穿入，危在旦夕，为了挽救自己的生命，在同被绑架的物理学家的协助下托尼造出了防止弹片侵入心脏的方舟反应炉，从而逃过一劫，后又利用方舟反应炉作为能量运转的来源，暗中制造了一套高科技装甲、并利用其杀出重围后逃脱，从此化身“钢铁侠”守卫世界。
美国队长：克里斯·埃文斯饰演，本名史蒂文·罗杰斯。年7月4日出生于美国纽约布鲁克林区，原本是一名身体瘦弱的新兵，在接受美国*府的实验改造后变成了“超级士兵”，使其力量、速度、耐力等各项体能都远超出于常人，且还被美国*府赋予了由世界上最坚硬的金属之一振金制成的盾牌，从此史蒂夫以美国队长的身份，为美国及世界在二战中立下赫赫战功。
黑寡妇：斯嘉丽·约翰逊饰演，本名娜塔莎·罗曼诺夫。自幼被苏联特工人员训练成特工，身手敏捷，精通各种格斗技巧。后加入复仇者联盟，对抗各种邪恶力量。
鹰眼：杰瑞米·雷纳饰演，本名克林顿·弗朗西斯·巴顿。是个在马戏团长大的孤儿，师从剑客（Swordsman）和捷射（TrickShot），天赋异常，少年时便获得“鹰眼“和“世界最佳狙击手”的称号，因在某次演出时看到钢铁侠救人的一幕后，决心利用自己的能力成为超级英雄，后加入复仇者联盟，成为其中重要的一员。
金刚狼：休·杰克曼饰演，本名詹姆斯·罗根·豪利特。年出生于加拿大的阿尔伯塔省，自从小时候发现自己的生父杀死自己的养父后，他的变种人超能力便开始显现出来，他拥有长生不老和自我愈合的能力，双手还可以伸出骨爪，之后在一场实验中被洗脑、骨骼被注入艾德曼合金，无坚不摧的钢爪取代了之前的骨爪，这使得罗根正式成为金刚狼。
蜘蛛侠：，汤姆·赫兰德饰演。中学生彼特·帕克自幼父母双亡，他与心爱的梅婶母和本叔叔一起生活在纽约皇后区。在一次被基因改造过的蜘蛛叮咬后，他成了一只力量超凡、身手敏捷的蜘蛛，并且还具有了一种敏锐的超感知“蜘蛛感官”。
邪神洛基：汤姆·希德勒斯顿饰演，他本是冰霜巨人族劳菲之子，被奥丁收养，成为了雷神的弟弟。屡次与雷神托尔及复仇者联盟做对。
奇异博士：本尼迪克特·康伯巴奇饰演，本名史蒂芬·斯特兰奇。他是一个性格高傲的神经外科手术专家，在遭遇一次车祸悲剧后双手受伤，再也无法握住手术刀从事医生职业。为了治疗他的伤他远赴尼泊尔，遇到了古一法师，并开始学习魔法。后打败黑暗魔法势力，成为守护地球的魔法师。
绿巨人：马克·鲁法洛饰演，本名布鲁斯班纳。在一次意外中，班纳博士受到伽玛放射线污染后变成了名为浩克的愤怒怪物，破坏力极强，号称最强复仇者。