À notre époque, une équipe découvre dans l'Arctique l'épave d'un avion. À l'intérieur elle y trouve un objet circulaire avec un motif rouge, blanc et bleu.

En mars 1942, le chef d'HYDRA Johann Schmidt (Hugo Weaving) et ses troupes envahissent Tønsberg en Norvège pour s'emparer du Cube cosmique, qui était le joyau le plus précieux du trésor d'Odin. Au New Jersey en juin 1943, Steve Rogers (Chris Evans) veut s'engager en tant que militaire, mais sa demande est rejetée suite à ses problèmes physiques et de santé. Après s'être rendu à une exposition à Flushing Meadows « Le monde de demain » avec son ami Bucky Barnes (Sebastian Stan), Rogers fait une nouvelle tentative pour s'engager. Après une petite conversation avec Barnes concernant sa contribution dans la guerre, le Dr Abraham Erskine (Stanley Tucci) autorise Rogers à s'engager. Il est recruté au sein du SSR (Section Scientifique de Réserve) pour faire partie d'un sous-programme visant a créer une armée de super-soldats, sous le contrôle d'Erskine, du Colonel Chester Phillips (Tommy Lee Jones) et de l'agent britannique Peggy Carter (Hayley Atwell). Erskine choisit Rogers pour être le premier super-soldat. Phillips n'est pas d'accord avec le choix d'Erskine, mais il revient sur ses doutes lorsqu'il jette une grenade à blanc que Rogers tente d'intercepter en risquant sa vie pour sauver celle des autres. La nuit qui précède l'expérience destinée à faire de Rogers un super-soldat, Erskine révèle à Rogers que Schmidt, après avoir créé une version du traitement, avait souffert d'effets secondaires.

Dans les Alpes, Schmidt et le Dr Arnim Zola (Toby Jones) récupèrent avec succès de l'énergie du Cube cosmique, et Zola veut l'utiliser pour toutes ses créations. Schmidt, après avoir découvert le lieu dans lequel se trouvait Erskine, envoie un assassin pour le tuer. À Brooklyn, Erskine place Rogers pour son expérience et lui injecte un sérum spécial ainsi qu'une dose de « Rayon-Vita ». Après l'expérience, Rogers en ressort musclé et plus grand ; par la suite, l'un des individus du public tue Erskine et se révèle être l'assassin envoyé par Schmidt, Heinz Kruger (Richard Armitage). Rogers poursuit et capture Kruger, mais l'assassin se suicide en ingérant une petite capsule de cyanure avant d'être interrogé.

Erskine mort et sa formule perdue, le sénateur des États-Unis, Brandt (Michael Brandon), engage Rogers pour jouer nationalement le rôle de « Captain America » pour faire la promotion des obligations de guerre plutôt que de le laisser être étudié par les scientifiques et de tenter de retrouver la formule d'Erskine. En Italie en novembre 1943, alors qu'il joue devant des militaires engagés, Rogers apprend que l'unité de Barnes a été capturée par les forces de Schmidt. Refusant de croire que Barnes est mort, Rogers tente de partir seul à l'aide de Carter et Howard Stark (Dominic Cooper) et vole à travers les lignes ennemies. Rogers infiltre la forteresse en possession d'HYDRA, libérant Barnes et les autres soldats capturés. Rogers se confronte à Schmidt qui révèle que son visage est en réalité un masque, et le retire pour montrer un visage rouge presque squelettique, ce qui lui a valu le surnom de Crâne Rouge. Schmidt s'échappe et Rogers retourne à la base avec les soldats qu'il a libéré.

Rogers recrute Barnes, Dum Dum Dugan (Neal McDonough), Gabe Jones (Derek Luke), Jim Morita (Kenneth Choi), James Montgomery Falsworth (J.J. Feild) et Jacques Dernier (Bruno Ricci) pour attaquer les autres bases d'HYDRA. Stark dote Rogers d'un équipement de pointe, en particulier d'un bouclier circulaire fait à base de vibranium, un métal rare et quasi-indestructible. Rogers et son équipe font échouer les opérations d'HYDRA. Plus tard, l'équipe attaque le train de Zola. Ce dernier est capturé, mais Barnes tombe du train et semble y laisser la vie. Grâce à l'information donnée par Zola, le dernier fief d'HYDRA est localisé et Rogers mène une attaque contre Schmidt qui veut bombarder les villes américaines à l'aide d'armes de destruction massive. Rogers grimpe à bord de l'avion de Schmidt lors de son décollage. Pendant le combat qui s'ensuit, le Cube cosmique est endommagé ; Schmidt le prend à mains nues et il est littéralement dissous dans une lumière. Le Cube cosmique tombe au sol de l'avion, le brûle et tombe sur Terre. Voyant qu'il n'y a aucun moyen de faire atterrir l'avion sans risquer de faire exploser les armes, Rogers se crashe en Arctique. Stark retrouve plus tard le Cube cosmique, mais il est incapable de localiser Rogers ou l'avion.

Rogers se réveille dans un hôpital des années 1940. Après avoir déduit que quelque chose n'allait pas lors d'une diffusion de radio anachronique, il fuit dehors dans ce qui est le Times Square actuel. Là, Nick Fury (Samuel L. Jackson) l'informe qu'il a dormi pendant « près de 70 ans ».
Captain America: First Avenger, est un film de super-héros américain réalisé par Joe Johnston, écrit par Christopher Markus et Stephen McFeely, qui met en scène Chris Evans, Tommy Lee Jones, Hugo Weaving, Hayley Atwell, Sebastian Stan, Dominic Cooper, Neal McDonough, Derek Luke et Stanley Tucci. Il fait partie de l'univers cinématographique Marvel. Basé sur le personnage de la série Marvel Comics, Captain America, le film raconte l'histoire de Steve Rogers, un jeune homme fragile de Brooklyn transformé en un super-soldat nommé Captain America pour combattre la guerre. Captain America doit arrêter Crâne Rouge, l'officier d'Adolf Hitler et meneur de mystérieuses armes possédant le Cube cosmique en tant que source d'énergie pour dominer le monde.

Le concept de Captain America: The First Avenger a débuté en 1997, et devait être originellement distribué par Artisan Entertainment. Cependant, un procès, plus tard classé sans suite jusqu'en septembre 2003, met un coup d'arrêt au projet. Après avoir reçu une subvention de Merrill Lynch, les droits sont acquis par Paramount Pictures. Les réalisateurs Jon Favreau et Louis Leterrier étaient intéressés par le projet avant que Johnston ne s'y intéresse à son tour en 2008. Le principal protagoniste a été choisi courant mars et juin 2010. La production de Captain America: The First Avenger débute en juin 2010 et le tournage prend place à Londres, Manchester et Liverpool au Royaume-Uni, et à Los Angeles aux Etats-Unis.

Captain America: The First Avenger est pour la première fois diffusé à Hollywood le 19 juillet 2011, et est diffusé le 22 juillet 2011. Le film est un véritable succès et emporte 368 400 000 de dollars en date de novembre 2011. Le film est diffusé le 17 août 2011 au cinéma en France.