钢铁侠（小罗伯特·唐尼饰）
钢铁侠拥有赋予他超人力量，超人耐力，飞行能力与多种武器的动力装甲。此盔甲是由托尼斯塔克设计并大多数时间都是由他穿戴的。斯塔克是位美国亿万富翁与军火制造商，以他独特的生活方式与其聪明才智及天才发明家闻名。
美国队长（克里斯·埃文斯饰）
美国队长原本没有超能力，是个瘦弱的年轻人，借由超人士兵血清刺激其人体潜能，使之转化为“完美”的姿态。因此美国队长具有高度的智能、常人远所不及的力量、敏捷、敏锐度、体格。他能够在没有任何辅助的状态下卧推1200磅（545kg）的重量。
雷神托尔（克里斯·海姆斯沃斯饰）
雷神托尔和其他仙宫诸神一样，托尔较凡人更为高大，并且身体密度为凡人的三倍，因此具有更强的抗击打能力,并且对病毒、辐射、毒气等攻击免疫。托尔有大地母神弗丽嘉的血统，因此比其他的仙宫诸神更为强壮。他具有超凡的力量和速度，并且可以长时间地战斗而不感到疲劳。他可以不携带任何装备而自由进入深海和太空。
绿巨人（马克·鲁法洛饰）
他常对刺激与攻击他的人重申他希望所有人不要管他并离他远一点，但对朋友十分感恩且忠诚。有人认为要是有关单位让浩克逃至野外并照他希望的被与世隔绝，伤害的程度就会减至最低，因为任何攻击行为只会激怒他，让他变得更强大并导致反击。他的力量近乎无限，只要绿巨人越愤怒就会变得越强大
黑寡妇（斯嘉丽·约翰逊饰）
娜塔莎十岁时，斯大林亲自下令，将她交给间谍塔拉斯·罗曼诺夫，作为塔拉斯的“女儿”进行培养。她跟着养父学会了许多格斗与间谍技巧。她和伊凡离开纽约去了旧金山，黑寡妇救了此时也在旧金山的超胆侠马修·默多克，他们由拍档发展成情侣，平时他们是一对恋人，夜晚则以超胆侠和黑寡妇的身份并肩战斗。
鹰眼（杰瑞米·雷纳饰）
擅长剑术和飞刀的名角Swordsman（剑客，Jacques Duquesne），要找个胆子大的表演助手，克林特自告奋勇，于是他在剑客手下学艺，颇有进步；此后，团里又来了一个叫Trick Shot（捷射，Buck Chisholm）的大块头，箭法出神入化，把剑客比了下去。
灭霸（乔什·布洛林饰）
原本属于生活在土星的卫星泰坦上的永恒一族，因为某些原因而被族人放逐，随着力量和控制欲的增强，他开始了宇宙之旅，在此期间他遇见了实体化的死亡女神，随后他得到了宇宙立方，他的力量以近乎于神，他开始借助宇宙立方的威力，进攻地球，地球上的英雄们都无法阻止他的恶行，他是复仇者联盟3:无限战争的BOSS
邪神洛基（汤姆·希德勒斯顿饰）
洛基和托尔一起长大，调皮狡猾，擅长变化和欺骗。他爱着托尔，但同时也嫉妒托尔一直受奥丁重视、受众神爱戴，而自己被众神忽视。所以他在托尔的加冕仪式上把奥丁的宿敌——冰霜巨人放了进来，破坏了托尔的加冕仪式，使得托尔没能当上国王。同时也是复仇者联盟第一战主要对手。
二代蚁人（保罗·路德饰）
一种微形原子，可以将身体缩小至蚂蚁体积然后还原回正常人体积，他以自己的名称为此原子起名皮姆粒子（Pym particles）。变小后的皮姆保留了他的正常力量，并且拥有很大的增大强度。其后他极力研究蚂蚁，并做出了一个可以跟蚂蚁沟通的电子头盔，成为可以自由缩小及控制蚂蚁的蚁人（Ant-Man）。
二代黄蜂女（伊万杰琳·莉莉饰）
黄蜂女主要的能力有：飞行能力、能在显微镜等级及100呎大小间任意变换身形、双手释放生物电流、与昆虫间的心电感应及操作
尼克·弗瑞（塞缪尔·杰克逊饰）
前美国陆军和[CIA]中央情报局雇员。出生在纽约。经常出入的地方是S.H.I.E.L.D.的总部和他在曼哈坦的公寓。尼克是他家族中三个美国飞行员出生的孩子中的长子。他的弟弟们都在第一次世界大战中的最后一年战死。他曾被征召加入了陆军，参加过第二次世界大战。同时是反派英雄惩罚者的好友。
奇异博士（本尼迪克特·康伯巴奇饰）
奇异博士曾是一名出色的外科手术专家。之后远赴东方机缘巧合成为了一名神秘魔术大师，之后接任成为至尊法师，保护地球不被魔法和神秘力量侵袭。
星爵（克里斯·帕拉特饰）
星爵 ，80年代出生的地球人，在9岁时被带离地球，后来长成太空流氓。是银河守卫者的核心人物，具有极强的领导能力，个人能力为自己的一套装甲可以给自己提供超常的耐力，力量以及飞行能力，浑身充满痞气的幽默男人。在偷取罗南的宝物 “宇宙球体”时被新星军团拘捕，后被罗南追杀。颈部上植有翻译装置。
神盾局第8级特工。神盾局前局长尼克·弗瑞最得力的部下之一。具有极强的组织能力和行动力。《钢铁侠1》里作为神盾局探员首次出场，在《复仇者联盟》中，被反派邪神洛基所杀，但被弗瑞利用Tahiti计划复活，并修改记忆。之后在《神盾局特工》中登场，继续与邪恶组织“九头蛇”斗智斗勇
在电影中改编为是钢铁侠设计的人工智能管家“贾维斯”的升级版本（并非贾维斯），身体是奥创用【再生摇篮】制造，生命来源来自于洛基权杖上的心灵宝石，在布鲁斯·班纳和托尼·史塔克上传贾维斯的意识后、由托尔的雷神之锤放电激活完成。因为心灵宝石的原因，所以能够举起雷神之锤，后加入复仇者联盟。
卡魔拉（佐伊·索尔达娜饰）
灭霸养女、宇宙中最危险的女人，宇宙种群ZenWhoberi被‘宇宙真理教’毁灭，而Gamora是种族的最后幸存者。泰坦Thanos发现了幼年的Gamora，并决定把她训练成武器使用。通过Thanos的训练，Gamora练成了一身精湛的武艺，在十几岁便获得了“宇宙中最危险的女人”的称号
火箭浣熊（布莱德利·库珀饰）
火箭浣熊来自于一座由动物护士照看的外星疯人院中，是被高度机械改造的动物之一。最先到达这颗名叫“Half world”星球的外星生物建造了这座疯人院做研究，却因为经费的原因不了了之。离开之前他们留下了众多拥有人工智能的机器人留下照顾这些病号，并建立了能量场保证病人的安全。
毁灭者德拉克斯（戴夫·巴蒂斯塔饰）
毁灭者可以称为银河浩克，有着和绿巨人一样的大块头，还拥有超人类体能，几乎可以抵御一切物理攻击，他的主要武器是双刀。他可以飞行和发射能量波（后来毁灭者失去这两种技能），在没有水和食物的情况下，毁灭者也能在外太空生存。
格鲁特（范·迪塞尔饰）
格鲁特是X行星的花神巨像族，他拥有无穷的力量，极度地聪明也可以控制树木，并融合树木治愈自己的伤口、获取营养和增强力量，也不怕火。原作中与火箭浣熊感情很好，电影版中为火箭浣熊的好友兼保镖。格鲁特，在漫画中与毁灭者一样，是自己星球的幸存者，差别在于，格鲁特是X行星上的君主。
黑豹（查德维克·博斯曼饰）
本名提哈拉（T'Challa），是非洲国家瓦坎达（Wakanda）的国王，也是复仇者联盟成员，妻子是X战警成员暴风女。此外，黑豹还是第一位在主流美国漫画公司登场的非讽刺黑人英雄。
蜘蛛侠（汤姆·赫兰德饰）
高中生彼得·帕克在一次课外活动中意外的被一只受过放射性感染的蜘蛛咬伤后，获得蜘蛛一般的特殊能力。导致他决定成为蜘蛛侠的关键，是他放过了一个小毛贼，而那个人随后在一场抢劫事故中杀害了他的叔叔本，彼得认为这是他的错误，因此选择成为蜘蛛侠来阻止犯罪，拯救更多的人。
