Действие фильма разворачивается в 1990-х годах. В центре сюжета женщина-пилот Кэрол Дэнверс, которая на одном из спецзаданий столкнулась с враждующими расами инопланетян и в результате этого стала обладательницей нечеловеческих способностей. Кэрол превратилась в Капитана Марвел. Теперь ей предстоит научиться управлять своей новой силой и остановить вторжение на Землю коварных Скруллов под предводительством зловещего Талоса. Во всем этом ей поможет будущий руководитель организации Щ.И.Т. Ник Фьюри.