Nick Fury, Kaptan Amerika'ya algı projesi adını verdikleri bir projeden söz eder. Helikopterler gökyüzüne sabitlenecek, dakikada 1000 düşman öldürme yeteneğine sahip olacak ve düşmanı DNA'sından tanıyarak etkili bir koruma aracı olarak kullanılacaktır. Steve, bu fikre sıcak bakmaz. Nick Fury proje ile ilgili dosyaları görmek istediğinde yetkilerinin kaldırıldığını öğrenir. Kimin yetkisi ile olduğunu sorunca bilgisayar "Nick Fury" diye söyler. Ortada bir oyun döndüğünü anlayan Fury, S.H.I.E.L.D patronuna algı projesini bir süre ertelemesi gerektiğini söyler. Yolda giderken silahlı saldırıya uğrar. Kovalamaca uzunca sürer; ta ki gizemli bir asker tarafından vurulana kadar. Yine de yaralı olarak kaçmayı başarır. Gizlice Kaptan Amerika'nın evine gider. Kaptan ile görüşür. S.H.I.E.L.D'ın içinde casusların olduğunu söylediği anda gizli asker tarafından vurulur. Kaptana gizli bilgileri içeren flash belleği verir. Kaptan S.H.I.E.L.D patronunca sorgulanır. Kaptan Amerika bellekten bahsetmez. Asansörde iken S.H.I.E.L.D ajanlarınca saldırıya uğrar. Onlardan kaçar ve Black Widow ile buluşur. Olayı çözmeye çalışırlar. Gizli S.H.I.E.L.D üssünü bulurlar ve gerekli bilgileri öğrenirler. S.H.I.E.L.D'ın içinde yıllar önce sızmış bir Hydra yapısı vardır. Hydra algı projesi ile kendi çıkarları doğrultusunda milyonlarca insanı öldürmeyi planlamaktadır. Steve ve Black Widow, Sam'in evine sığınırlar. Sam eski bir pilottur ve onlara yardım eder. Bu sırada da peşlerine kış askeri dedikleri bir askeri takmışlardır. Kış askeri ile Steve kavga ederken Steve onu tanır. Bu eski arkadaşı Bucky Barnes'tır. Hydra onu kurtarmış, beynini yıkamış ve suikastçı yapmıştır. Kış askeri onları yakalar. Araca bindirilip ıssız bir yerde vurulacaktır. Ancak araçtaki Hydra askeri aslında S.H.I.E.L.D ajanı Maria Hill'dir. Onları kurtarır ve gizli üsse götürür. Burada Nick Fury hayattadır ve plan yapmaktadır. Hydra kontrolündeki üsse giderler ve kaptan olanı biteni hoparlörden ajanlara anlatır. Milyonların hayatı sizlere bağlı der. Hydra ajanları ile S.H.I.E.L.D ajanları kapışır. Sam Falcon kanatları ile dövüşe katılır. Kaptan ile Kış askeri dövüşür. Helikopterleri birbirine hedeflerler. Bu sırada bulundukları araç vurulur ve kış askeri kolon altında kalır. Kaptan arkadaşını kurtarır. Ama kış askeri Steve'e vurmaya devam eder: "Sen benim görevimsin" diye söyler. Steve de, "O hâlde devam et, çünkü ben senin her zaman yanındayım" diye söyler. Bucky durur. Düşen uçaktan Steve'i baygın hâlde sudan çıkarır.
