1、钢铁侠/托尼·斯塔克（Iron Man / Tony Stark） 演员 小罗伯特·唐尼（Robert Downey Jr.）
角色简介：托尼·斯塔克是斯塔克工业的继承人，他的父亲霍华德是神盾局的创始人之一。在一次绑架事故中，托尼发明了一套动力增强装甲，这套装备由金钛合金制成，有一定的局限性，会损耗。穿上盔甲后，托尼变身成了复仇者联盟中惩恶扬善的钢铁侠。
2、美国队长/史蒂芬·罗杰斯（Captain America / Steve Rogers） 演员 克里斯·埃文斯（Chris Evans）
角色简介：正义热血的美国队长原是二战时期一名瘦弱的普通士兵，因参加“超级战士重生计划”成为唯一一个成功的实验品而拥有了超越常人的体能。在二战中他曾立下赫赫战功，但在驱逐红骷髅的最终战役里，罗杰斯遭重创而被冰封，约七十年后才重新醒来。随后他加入了复仇者联盟。
3、雷神（Thor） 演员 克里斯·海姆斯沃斯（Chris Hemsworth）
角色简介：复仇者联盟中的非地球人类成员，对弟弟洛基爱恨交织。索尔是奥丁的亲生儿子，阿斯加德的王位继承人。他年轻气盛，鲁莽耿直，曾因自负被流放地球。索尔关心的主要问题是维护包括阿斯加德与地球在内的九大世界的和平，以及搞好与兄弟洛基的关系。祸不单行，这两件事同时出了麻烦。
4、绿巨人浩克/布鲁斯·班纳（Hulk / Bruce Banner） 演员 马克·鲁弗洛（Mark Ruffalo）
角色简介：科学家布鲁斯·班纳博士在一次实验中误被伽马射线所伤，随后他便发现，当自己陷入愤怒或恐惧的情绪中时，不能控制的心跳加速会让自己变身成为一个体格庞大、力量无穷但不受意志控制的绿色巨人。班纳博士始终在寻找如何治疗这种“病变”，他因拥有可怕的力量而被应征加入复仇者联盟。
5、黑寡妇/娜塔莎·罗曼诺夫（Black Widow / Natasha Romanoff） 演员 斯嘉丽·约翰逊（Scarlett Johansson）
角色简介：原是秘密组织神盾局的一名俄国籍女探员，体态婀娜面容姣好，头脑清晰行动敏捷，身手不凡强硬凶狠，是神盾局的精英特工。娜塔莎最初被安排在斯塔克工业内部作为卧底，负责监视钢铁侠托尼·斯塔克，后正式加入复仇者联盟。她也是这次成军的复仇者联盟中唯一的女性成员。
斯蒂夫·罗杰斯/Steve Rogers 克里斯·埃文斯/Chris Evans 金永刚 美国队长
布鲁斯·班纳/Bruce Banner 马克·鲁法洛/Mark Ruffalo 郭盛 绿巨人
托尔/Thor Odinson 克里斯·海姆斯沃斯/Chris Hemsworth 徐光宇 雷神托尔
娜塔莎·罗曼诺夫/Natasha Romanoff 斯嘉丽·约翰逊/Scarlett Johansson 季冠霖 黑寡妇
克林特·巴顿/Clint Barton 杰瑞米·雷纳/Jeremy Renner 张磊(小) 鹰眼侠
洛基/Loki 汤姆·希德勒斯顿/Tom Hiddleston 商虹 邪神洛基
尼克·弗瑞/Nick Fury 塞缪尔·杰克逊/Samuel L. Jackson 陆建艺 神盾局现任指挥官,特工
菲尔·科尔森/Phil Coulson 克拉克·格雷格/Clark Gregg 任亚明 神盾局特工
玛丽亚·希尔/Maria Hill 寇碧·史莫德斯/Cobie Smulders 李世荣 神盾局特工
佩珀·波兹/Pepper Potts 格温妮丝·帕特洛/Gwyneth Paltrow 杨晨 小辣椒,钢铁侠的女友
艾瑞克·塞尔维格教授/Professor Erik Selvig 斯特兰·斯卡斯加德/Stellan Skarsgard 李立宏 物理学家,宇宙魔方研究者
贾维斯/Jarvis(voice) 保罗·贝坦尼/Paul Bettany 崔晓东 钢铁侠的AI管家,声音出演
女招待/Waitress 艾什莉·约翰逊/Ashley Johnson ---- 史塔克大楼下咖啡店的女招待
议员 鲍尔斯·布思/Powers Boothe ---- 视频会议中最靠前的议员
老者 斯坦·李/Stan Lee ---- 接受采访的纽约老者本回答被网友采纳
Stark
小罗伯特·唐尼/Robert
Downey
Jr.
凌云
钢铁侠
斯蒂夫·罗杰斯/Steve
Rogers
克里斯·埃文斯/Chris
Evans
金永刚
美国队长
布鲁斯·班纳/Bruce
Banner
马克·鲁法洛/Mark
Ruffalo
郭盛
绿巨人
托尔/Thor
Odinson
克里斯·海姆斯沃斯/Chris
Hemsworth
徐光宇
雷神托尔
娜塔莎·罗曼诺夫/Natasha
Romanoff
斯嘉丽·约翰逊/Scarlett
Johansson
季冠霖
黑寡妇
克林特·巴顿/Clint
Barton
杰瑞米·雷纳/Jeremy
Renner
张磊(小)
鹰眼侠
洛基/Loki
汤姆·希德勒斯顿/Tom
Hiddleston
商虹
邪神洛基
尼克·弗瑞/Nick
Fury
塞缪尔·杰克逊/Samuel
L.
Jackson
陆建艺
神盾局现任指挥官,特工
菲尔·科尔森/Phil
Coulson
克拉克·格雷格/Clark
Gregg
任亚明
神盾局特工
玛丽亚·希尔/Maria
Hill
寇碧·史莫德斯/Cobie
Smulders
李世荣
神盾局特工
佩珀·波兹/Pepper
Potts
格温妮丝·帕特洛/Gwyneth
Paltrow
杨晨
小辣椒,钢铁侠的女友
艾瑞克·塞尔维格教授/Professor
Erik
Selvig
斯特兰·斯卡斯加德/Stellan
Skarsgard
李立宏
物理学家,宇宙魔方研究者
贾维斯/Jarvis(voice)
保罗·贝坦尼/Paul
Bettany
崔晓东
钢铁侠的AI管家,声音出演
女招待/Waitress
艾什莉·约翰逊/Ashley
Johnson
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史塔克大楼下咖啡店的女招待
议员
鲍尔斯·布思/Powers
Boothe
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视频会议中最靠前的议员
老者
斯坦·李/Stan
Lee
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接受采访的纽约老者