美国队长二战时的恋人佩姬·卡特，战后就位于美国战略科学军团工作。她仍旧时不时的沉浸在队长离去的痛苦中。她与一位名叫科琳的姑娘同住在一间狭小的房间内，却隐瞒了自己的特工身份，对外声称自己在纽约贝尔电话公司工作。佩姬.卡特虽身为战略军团的顶尖特工，却处在一个尴尬的位置中，频频担任茶点秘书，每次任务中被分派的职位也仅仅是接电话，长期得不到重用。

霍华德·斯塔克最致命的武器已经落入敌人手中，只有特工卡特才能恢复。但是，在她的秘密任务被SSR首席杜利和汤普森探员发现之前，她能做到吗?

卡特私自与贾维斯合作调查霍华德秘密武器被盗案子，也解释了贾维斯为何对霍华德如此忠心。特工卡特对斯塔克被盗的先进科技的调查有了眉目，但是SSR在这个节骨眼上逮捕了贾维斯，一个秘密曝光，佩姬的秘密任务也可能随之曝光。

背着“叛国”罪名的霍华德·斯塔克偷潜回到美国，逃亡中的霍华德·斯塔克因为某些未知的原因又找到了佩姬，杜利一路到欧洲找寻一个关乎佩姬未来的新线索。

佩吉因霍华德与贾维斯合伙利用她的事耿耿于怀。与此同时，战略科学军团缴获的打字机自动传送信息，但加密的内容无人能破解。

1944年，利维坦组织胁迫大批各领域顶尖人才加入，包括被卡特特工解救的伊夫钦科医生。回国后，卡特希望伊夫钦科透露关于小女孩杀手的情报，但伊夫钦科却一无所知。

佩吉被逼得走投无路，比以往任何时候都更脆弱，因为巨型怪兽“利维坦”对她采取了行动。当SSR在霍华德斯塔克的时候，他们可能会付出最终的代价，因为他们发现他们真正的敌人比他们意识到的要近。

当霍华德斯塔克返回时，佩吉面临着巨型怪兽“利维坦”的愤怒威胁。被关押至狱中的伊夫钦科医生意外的遇到了同样被监禁的佐拉博士，在此，两个不安于现状的思想初次碰撞，他们将在一股渗透入世界弯隅狭缝的邪恶浪潮中共同重生，见证着这股浪潮席卷世界。

在第二次世界大战之后，卡特探员从纽约来到洛杉矶，为她最危险而又最怪异的任务，从纽约到洛杉矶，致力于对抗新的原子时代的威胁。

佩吉发现，她的谋杀调查有巨大的影响，会毁掉她的事业，也会毁掉她身边的每一个人。

佩吉对“零物质”真相的调查使她与上司发生了冲突。

佩吉和SSR发现，美丽的好莱坞明星惠特尼·弗罗斯特拥有一个漂亮的脸庞，还有着一个惊人的秘密。

由于贾维斯的精确和快速思考的技能被用于最终的测试，佩吉必须找到一种方法来阻止一场可能摧毁整个加州的原子爆炸。

当佩吉意识到她不能独自拯救威克斯博士时，她转向了她最意想不到的对手，而惠特尼则采取了控制致命的“零物质”的行动。

当佩吉策划营救任务时，惠特尼在寻找更黑暗的力量;贾维斯知道，他不应该做出自己无法兑现的承诺。

佩吉提出了与惠特尼·弗罗斯特的交易，而SSR则得到了霍华德·斯塔克的帮助，这可能是消除“零物质”的关键。

佩吉拼命地想要拯救威克斯博士，用一项危险的计划来阻止惠特尼。但汤普森做出了令人吃惊的举动，可能会毁掉他们所有人。

佩吉需要霍华德·斯塔克来消除“零物质”的问题，因为他们面临着一项严峻的考验——他们都不可能回来。