“惊奇队长”卡罗尔·丹弗斯（布丽·拉尔森 Brie Larson 饰）曾经鲁莽的正义之举，在宇宙中埋下巨大祸端。因本星球至高智慧被卡罗尔毁灭，导致整个星球生态系统崩溃，克里人达本满心仇恨，在找到了拥有强大力量的远古手环后，她开始实施从其他星球抢夺大气、水和太阳的计划。与此同时，卡罗尔和她的侄女——如今供职天剑局的光谱莫妮卡·兰博（泰柔娜·派丽丝 Teyonah Parris 饰）以及自己的超级粉丝“惊奇少女”卡玛拉·克汗（伊曼·韦拉尼 Iman Vellani 饰）发生了量子纠缠，三个女子只要同时施展超能力就会彼此互换位置。
通过最初的磨合，三代“惊奇队长”站在了同一条战线上，她们将拼尽全力保护自己所重视的人和事，同时也将努力弥补自己曾经犯下的错误……