Marvel's Avengers se describe como un juego de acción y aventura que combina una narrativa cinematográfica con modos de juego individuales y cooperativos. La campaña de Marvel's Avengers empezará en el A-Day, cuando el que Capitán América, Iron Man, Hulk, Black Widow y Thor están celebrando la inauguración de un cuartel general de alta tecnología de los Avengers en San Francisco. El evento se volverá caótico cuando un accidente da lugar a la destrucción masiva de la ciudad. Tras ser culpados de la tragedia, los Avengers se separan. Cinco años después, con la ilegalización de los superhéroes y el mundo en peligro, la única esperanza es reunir a los héroes más poderosos de la Tierra.
Cada uno de los superhéroes de Marvel's Avengers dispondrá de habilidades por desbloquear y equipo que permitirá a los jugadores construir su versión ideal del personaje. Según detalla Square Enix, la personalización es "casi ilimitada". Como se puede ver en el tráiler en Marvel's Avengers quien dará vida a los superhéroes no serán los mismos actores del universo cinematográfico de Marvel.
El modo multijugador de Marvel's Avengers permitirá reunir a un grupo de hasta cuatro jugadores para defender la Tierra de diferentes amenazas. Square Enix afirma que la narrativa ofrecerá contenido "a lo largo de los años", sin necesidad de incluir cajas de botín o elementos pay-to-win. Cada nuevo superhéroe o escenario se entregará a los jugadores sin coste alguno. Antes del lanzamiento, Marvel's Avengers celebrará una beta a la que tendrán acceso primero los jugadores de PlayStation 4 que reserven el juego.