Fury wykorzystuje śmierć Coulsona do zmotywowania Avengers do współpracy ze sobą. Stark i Rogers uzmysławiają sobie, że zwykłe pokonanie ich nie będzie dla Lokiego satysfakcjonujące; chce to zrobić publicznie i ugruntować swoją pozycję jako władca Ziemi.
Loki używa Tesseractu razem z urządzeniem zbudowanym przez Selviga na wieży Starka i otwiera portal dla wojsk Chitauri rozpoczynając inwazję planety. Avengers podejmują walkę z Chitauri. W międzyczasie przełożeni Fury’ego ze Światowej Rady Bezpieczeństwa planują wystrzelić pocisk nuklearny w kierunku Manhattanu, aby zatrzymać inwazję. Stark jednak przechwytuje pocisk i przenosi go przez tunel czasoprzestrzenny w kierunku floty Chitauri. Pocisk eksploduje, niszczy statek-matkę Chitauri i unieszkodliwia ich siły na Ziemi. Stark, na skutek utraty mocy w swojej zbroi, spada z powrotem na Ziemię, ale zostaje uratowany przez Hulka przed uderzeniem w ziemię. W tym czasie Romanoff zamyka tunel czasoprzestrzenny. Thor wraca z Lokim i Tesseractem do Asgardu, a Fury wyraża przekonanie, że Avengers ponownie będą razem współpracować, jeśli nadejdzie taka potrzeba.
W scenie w trakcie napisów końcowych Inny informuje swojego mistrza o nieudanym ataku na Ziemię.