Marvel Studios Inc.Новый пик популярности настиг Йоханссон после серии супергеройских фильмов по киновселенной Marvel. Для того, чтобы получить роль Черной вдовы (Наташи Романофф) в боевике Джона Фавро «Железный человек 2» (2010) актриса перекрасила волосы в рыжий и занялась каскадерскими и силовыми тренировками. Этого же персонажа она повторила в проектах «Мстители» (2012), «Первый мститель: Другая война» (2014), «Мстители: Эра Альтрона» (2015), «Первый мститель: Противостояние» (2016), а также «Мстители: Финал» (2019). Последняя лента собрала в прокат около $2,8 млрд, побив рекорд «Аватара» Джеймса Кэмерона и став самой кассовой картиной в истории.