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 und erfährt, dass ihr bürgerlicher Name Carol Danvers ist und sie ursprünglich von der Erde stammt. Diese gilt es auch gleich zu verteidigen. Denn: Die Erzfeinde der Kree haben den Planeten 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 dort eine Invasion vor. Fury und Danvers müssen sich zusammenraufen, um ihre Heimat zu retten.