Steve Rogers (Chris Evans), frêle et timide, se porte volontaire pour participer à un programme expérimental qui va le transformer en un Super Soldat connu sous le nom de Captain America. Allié à Bucky Barnes (Sebastian Stan) et Peggy Carter (Hayley Atwell), il sera confronté à la diabolique organisation HYDRA dirigée par le redoutable Red Skull (Hugo Weaving).