在围剿斯克鲁人的战斗中，克里人星际战队成员弗斯（布丽·拉尔森 Brie Larson 饰）不幸成为对方的俘虏。斯克鲁人尝试探究弗斯的记忆，最终发现连弗斯本人都不知道的一段往事，进而也得知名为温迪•劳森博士的女子掌握着他们急于得到的时空引擎。趁对方不备，拥有强大超能力的弗斯摆脱束缚，逃到了代号为C-53的地球，而这里也正是她那段失落的记忆的发生地。未过多久，神盾局探员弗瑞特工（塞缪尔·杰克逊 Samuel L. Jackson 饰）找上门来，而紧随其后的斯克鲁人更是引发了地球人前所未见的大骚动。

    卡罗尔·丹弗斯（布丽·拉尔森饰）是克里人的精英部队一员，但她挣扎着回忆过去，对于怎么获得超能力、以及之前的人生等超能力之前的人生，她只在梦中有片段不成章的记忆，这层困扰引起的情绪波动也进而影响她对超能力的掌控。所幸，在星际战队指挥官（裘德·洛饰）的调教之下，卡罗尔·丹弗斯学会如何控制自己的力量。

    一次任务中，卡罗尔·丹弗斯因故来到了地球，并遇到还是低阶探员的尼克·弗瑞（塞缪尔·杰克逊饰），卡罗尔·丹弗斯与尼克·弗瑞一起追捕在地球惹事的斯克鲁人塔罗斯（本·门德尔森饰），斯库鲁人的星球在遥远的仙女座星系，他们拥有绿色的皮肤和褶皱的下巴，能够模仿任何人的形态，作为领袖，塔罗斯率领一群拥有变形能力的斯库鲁战士。

    在地球上，经过塔罗斯的明示，她找到了她的好朋友玛利亚·兰博，这是一个非常强悍、非常有控制力的飞行员。卡罗尔当年的突然失踪对玛利亚打击很大，此次重逢，她的悲伤得到修复，他们重拾友谊。

    卡罗尔发现了自己如何获得超能力。原来，至高智慧玛·威尔是克里人创造的生命计算机，它凝聚了克里人的最高智慧，包含一切科学、哲学、军事、思想等等，一度统领着克里帝国。作为克里帝国的科学家，玛·威尔奉命来到地球执行任务，参与天马计划的科学研究帮助人类及斯库鲁人，后因反对克里帝国的暴政被勇·罗格杀害，临死之前，玛·威尔将自己的超能力给了卡罗尔。

2023年2月17日，CCTV-6 电影频道 播出美国电影《惊奇队长》，第一次观看。