A trama dos Agentes da S.H.I.E.L.D. passa-se depois da batalha de Nova Iorque no filme Os Vingadores. O agente Phil Coulson (Clark Gregg) - que foi cobaia no projeto T.A.H.I.T.I. e voltou a vida - organiza um pequeno grupo de agentes para resolver casos que ainda não foram classificados. A equipa consiste do correto agente Grant Ward (Brett Dalton), perito em combate e espionagem, da piloto e especialista em artes marciais agente Melinda May (Ming-Na Wen) e de cientistas brilhantes.