复仇者联盟4：终局之战（Avengers: Endgame）主要围绕着两个时间线展开，最终汇合。以下是四个主要剧情部分的介绍：
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过去：夺回无限宝石 (Past: The Quest for the Infinity Stones)
- 剧情简介： 为了击败灭霸，复仇者们必须逆转灭霸毁灭宇宙一半生命的灾难性事件。他们得知需要回到过去，阻止灭霸首次收集无限宝石。由奇异博士、钢铁侠、黑寡妇、鹰眼和猎鹰组成的小队前往不同的时间点执行任务：奇异博士和鹰眼前往2014年回收空间宝石（从灭霸手中夺取）；钢铁侠、王和猎鹰前往2014年回收时间宝石（阻止时间魔神葛洛特·雅各布偷走并摧毁沃米尔星）；黑寡妇和猎鹰前往2014年回收心灵宝石（从亡刃将军手中夺取）。同时，雷神索尔、洛基和绿巨人浩克前往2018年的诺瓦星，成功阻止了灭霸获得现实宝石。任务成功后，复仇者们将所有宝石聚集在2014年的沃米尔星，交给奇异博士，由他施展时间魔法，将宝石送回过去，镶嵌在各自的原始神器上。
- 核心目标： 收集散落在过去的无限宝石，并阻止灭霸首次集齐它们。
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过去：复仇者集结 (Past: The Avengers Assemble)
- 剧情简介： 在过去的2012年纽约，当灭霸首次使用无限手套时，刚刚击败了齐塔瑞人的新老复仇者们（包括但不限于钢铁侠、美国队长、雷神、浩克、黑寡妇、鹰眼、绿魔、绯红女巫、快银、猎鹰、战争机器、猎鹰、猩红女巫、蚁人、螳螂女、蜘蛛侠等）赶到现场。在惊愕中，他们与灭霸展开了激烈的战斗。尽管众志成城，但面对拥有无限魔力的灭霸，他们最终还是失败了。美国队长被灭霸击败，意识被传送到过去（成为《美国队长3：内战》的开端），而其他幸存者则被迫逃离，留下对未来的绝望和对复仇的渴望。
- 核心目标： 在灭霸首次使用无限宝石时阻止他，但失败了，为后续的复仇者行动埋下伏笔。
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现在：终局之战 (Present: The Final Battle)
- 剧情简介： 时间线回到现代（2014年之后）。奇异博士告诉剩余的复仇者们（美国队长、雷神、浩克、黑寡妇、鹰眼、战争机器、猎鹰、绿巨人、绯红女巫、蚁人、蜘蛛侠等）他们成功逆转了灭霸的灾难，但需要牺牲所有持有无限宝石的复仇者（奇异博士、钢铁侠、索尔、王、猎鹰、螳螂女），才能将灭霸送入时间循环。最终，浩克牺牲自己，将无限宝石的威力集中在手中，与持有无限手套的灭霸展开决战。在钢铁侠的最后一搏和雷神的助攻下，浩克成功捏碎了无限手套，释放了能量，将灭霸永远困在了时间循环中。
- 核心目标： 利用集齐的无限宝石，通过复仇者们的牺牲，彻底击败灭霸。
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尾声：新的开始 (Epilogue: A New Beginning)
- 剧情简介： 战斗结束后，幸存的复仇者们怀着沉重的心情庆祝胜利，但也失去了许多挚友（奇异博士、钢铁侠、索尔、蚁人、螳螂女、猎鹰、战争机器等）。他们看着纽约市恢复生机，并意识到和平来之不易。最终，美国队长、黑寡妇、猎鹰、战争机器、猩红女巫、蜘蛛侠和惊奇队长（在片尾彩蛋中）在罗斯威尔农场与山姆·威尔逊告别，正式退役，将守护世界的接力棒交给新一代英雄。雷神索尔则带着他的儿子，踏上了新的旅程。
- 核心目标： 庆祝来之不易的和平，悼念逝去的英雄，并展望一个由新英雄守护的新时代。
这四个部分共同构成了《复联4》宏大的故事线，从过去到未来，最终达成目标并开启新的篇章。
