Film, Carol Danvers adlı kahramanın kimliğini ve geçmişini keşfetme yolculuğunu anlatır. Hikaye, 1990'ların sonlarında başlar ve gezegenler arası bir savaşın ortasında geçer. Kree İmparatorluğu'nda yaşayan Carol Danvers, savaşçı bir pilot olarak görev yapmaktadır, ancak geçmişi hakkında büyük bir soru işareti taşır. Uğursuz bir düşman olan Skrull ırkı ile yaşadığı bir çatışma sırasında, Carol dünyaya düşer. Carol'ın dünyaya dönüşü, onun gerçek kimliği ve geçmişi hakkında sırları çözmeye başlamasına yol açar. Kendi kimliğini ve güçlerini keşfetmek amacıyla SHIELD ajanı Nick Fury'nin yardımına başvurur. Bir yandan geçmişiyle yüzleşirken, diğer yandan evreni tehdit eden büyük bir tehlikeyi ortaya çıkarma göreviyle karşı karşıya kalır.
