Capitão América e os Vingadores é um jogo de luta livre lateral para um ou quatro jogadores (simultâneos), no qual quatro heróis licenciados da Marvel Comics (Capitão América, Homem de Ferro, Gavião Arqueiro e Visão) enfrentam o maligno Caveira Vermelha, que, ao montar uma equipe de supervilões, busca conquistar o mundo.
O jogo consiste em cinco estágios, focando principalmente na jogabilidade de luta de rolagem lateral, mas alguns dos níveis também apresentam estágios de tiro de rolagem lateral, onde os heróis lutam contra ameaças no ar (Estágio 2), sob o mar (Estágio 3) e no espaço (Estágio 5). Os vilões chefes no jogo consistem em Living Laser e Klaw, Whirlwind, Grim Reaper, Wizard, Mandarin, Juggernaut, Ultron, Controller, Crossbones e Red Skull. Além dos quatro Vingadores jogáveis, Quicksilver faz breves aparições para lançar reabastecimentos de energia, e a Wasp pode adicionar proteção e poder de fogo nas áreas de tiro.