Als die Kree-Elite-Soldatin Captain Marvel (Brie Larson) auf die Erde abstürzt, weiß sie nicht, wo sie ist und wie sie dorthin gekommen ist. Gerade noch hat sie mit der Elite-Einheit Starforce und dem charismatischen Anführer Mar-Vell (Jude Law) für die Sicherheit im All gekämpft, nun ist sie auf einem fremden Planeten, der trotzdem ziemlich vertraut wirkt. Denn sie wird von Visionen und Träumen geplagt, die auf ein früheres Leben auf eben dieser Erde hindeuten. Als sie auf den jungen S.H.I.E.L.D.-Agenten Nick Fury (Samuel L. Jackson) trifft, macht sie sich mit diesem daran, das Geheimnis ihrer Herkunft zu entschlüsseln. Doch das Duo muss auch einer Gefahr ins Auge blicken. Die Erzfeinde der Kree haben die Erde infiltriert. Ein Spionage-Trupp der außerirdischen Rasse der Skrull hat sich unter Führung des skrupellosen Talos (Ben Mendelsohn) dank ihrer Gestaltenwandlerfähigkeiten komplett unbemerkt auf der Erde breit gemacht und bereitet eine Invasion vor…