时间设定在《美国队长1》结局后，佩吉·卡特（海莉·阿特维尔 饰）在战后纽约陷入双重困境——既要隐藏爱人史蒂夫·罗杰斯的牺牲真相，又需在男性主导的SSR（战略科学军团）中证明自身价值。当霍华德·斯塔克（钢铁侠之父）被诬陷叛国后，佩吉与斯塔克的管家贾维斯（詹姆斯·达西 饰）结成秘密同盟，暗中调查足以颠覆世界的“午夜石油”武器失窃案，同时应对SSR同事对她能力的质疑。