Dank einer Erfindung des üblen Dr. Doofenschmirtz treffen die Stiefbrüder Phineas und Ferb in dem Serienspecial Phineas und Ferb Mission Marvel auf echte Superhelden. Denn die neuste Erfindung des Dr. Doofenschmirtz, der ohne Unterlass die Weltherrschaft an sich ziehen will, hat einigen Marvel Superhelden alle Kräfte und Fähigkeiten geraubt. Um diese schnellstmöglich wieder zurück zu gewinnen, reisen die Superhelden Spider-Man, Iron Man, Thor und Hulk nach Danville. Doch sie sind nicht die einzigen. Auch einige Marvel Schurken kommen mit einem düsteren Plan: Sie wollen unter allen Umständen die Erfindung des Dr. Doofenschmirtz stehlen und versetzen die Bewohner von Danville in Angst und Schrecken. Phineas und Ferb stellen sich auf die Seite der Superhelden und sehen es als ihre Aufgabe, Danville von den Marvel Bösewichten Red Skull, MODOK, Whiplash und Venom zu befreien. Die ungleichen Stiefbrüder helfen bei der Suche nach den verlorenen Kräften und Fähigkeiten und kämpfen gemeinsam mit Spider-Man, Iron Man, Thor und Hulk. Ob es Phineas und Ferb gelingt, Danville vor der ultimativen Zerstörung durch die Marvel Schurken zu retten?