Il personaggio della Vedova Nera, un agente speciale al servizio dello S.H.I.E.L.D. compare in altri film prima di The Avengers, ma è in questo lungometraggio che ha un ruolo un po' più sostanzioso. Non è comunque un personaggio determinante (la trama funzionerebbe anche senza, con poche variazioni), ma è pur sempre l'unica donna del gruppo. Interpretata dal Scarlett Johansson, una delle dive più apprezzate degli ultimi anni, la Vedova Nera risponde al nome di Natasha Romanov: un agente dal passato oscuro e dalle capacità formidabili, a cui Nick Fury affiderebbe anche gli incarichi più delicati e pericolosi - come per esempio andare a prendere Bruce Banner.