Die Kree Soldatin Vers (B. Larson) wird immer wieder von mysteriösen Albträumen geplagt. Als sie und ihre Einheit eines Tages von ihrem Ausbilder Yon-Rogg (J. Law) zu einem Rettungseinsatz entsandt werden bei dem sie die kriegerischen Skrull infiltrieren sollen, die Hala, die Heimatwelt der Kree, einzunehmen drohen, gerät sie in Gefangenschaft. Der Skrull Kommandeur Talos (B. Mendelsohn) beginnt ihrer Erinnerungen zu lesen und Vers ihre vergessene Vergangenheit auf der Erde aufzuzeigen – nebst Erinnerungen an eine Frau (A. Bening), die Vers nur zu gut aus ihren Albträumen kennt. Mit letzter Kraft gelingt es ihr sich zu befreien, doch auf der Flucht stürzt sie auf der Erde ab. Dort wird der S.H.I.E.L.D.-Agent Nick Fury (S. L. Jackson) auf den Neuankömmling aufmerksam und bietet ihr seine Hilfe bei ihrer Identitätssuche an, um so mehr über sie und ihre außergewöhnlichen Fähigkeiten zu erfahren. Doch auf der Suche nach der Frau aus ihren Albträumen und den Überbleibseln ihres Lebens auf der Erde, kommen Vers und Fury nicht nur einer gefährlichen Technologie auf die Spur, sondern decken eine Verschwörung auf, die alles infrage stellen soll, woran Vers bislang zutiefst glaubte.