Rogers und Romanoff finden heraus, dass Hydra mit den neu entwickelten Carrier-Flugzeugen von S.H.I.E.L.D. die gesamte amerikanische Ostküste bombardieren will. Gemeinsam mit dem Ex-Soldaten Sam Wilson und Nick Fury, stürmen Rogers und Romanoff die von Hydra unterwanderte S.H.I.E.L.D.-Zentrale. Romanoff stellt den Hydra-Chef Alexander Pierce während eines Meetings. Rogers und Sam Wilson tauschen Speicherchips auf den drei Carrier-Flugzeugen aus, damit diese kontrolliert werden können. Bei zwei von dreien sind sie erfolgreich, jedoch stellt sich der Winter Soldier nun Rogers in den Weg. Nach einem erbitterten Kampf schafft es Rogers den letzten Chip auszutauschen und den Bombenabschuss zu verhindern. In der Zwischenzeit tötet Pierce alle Ratsmitglieder und nimmt Romanoff als Geisel. Der Hydra-Chef wird jedoch von Nick Fury erschossen. Das Carrier-Flugzeug in dem sich Rogers und der Winter Soldier befinden, stürzt ins Wasser. Der Winter Soldier, der sich langsam an seine alte Zeit als Soldat im zweiten Weltkrieg erinnert, rettet Rogers vor dem Ertrinken und verschwindet wieder. Rogers und Sam Wilson treffen sich mit dem immer noch totgeglaubten Nick Fury und beschließen gemeinsam sich auf die Suche nach dem Winter Soldier zu begeben. In einer Szene nach dem Abspann sieht man, wie eine verbliebene Hydra-Gruppe beschließt einen neuen Eroberungsversuch zu starten, mit einem mit Superkräften ausgestatteten Zwillingsgeschwisterpaar. In einer zweiten Abspannszene sieht man, wie Bucky Barnes alias der Winter Soldier, in einem Museum in Washington D.C. in seiner eigenen Vergangenheit forscht.