在圍剿斯克魯人的戰斗中，克里人星際戰隊成員弗斯（布麗·拉爾森飾）被俘并遭記憶探測，意外揭露其與地球科學家溫迪·勞森博士（實為克里間諜邁-威爾）的關聯。掌握時空引擎（光速引擎）秘密的弗斯逃脫至地球C-53，記憶混亂中觸發神盾局探員尼克·弗瑞（塞繆爾·杰克遜飾）的調查。兩人在追蹤邁-威爾遺留實驗室的過程中，發現弗斯遭克里人篡改記憶的真相，并與反派克里指揮官耶洛因展開決戰。隨著引擎爭奪戰升級，恢復全部記憶的弗斯突破束縛擊敗強敵，確認自己作為地球守護者的身份。最終她將引擎交付反抗軍，并選擇以“驚奇隊長”之名繼續捍衛宇宙和平，與尼克·弗瑞共同建立復仇者聯盟的未來基業。