1946年，二战的硝烟刚刚散去。作为美国队长史蒂夫·罗杰斯生前的恋人，佩吉·卡特虽然就职于美国战略科学预备队（SSR），却依旧沉浸在挚爱离世的痛苦之中。当曾在海外浴血奋战的军人们纷纷返乡，佩吉原本波澜不惊的生活被彻底打破——在这个由男性主导的时代里，这位顶尖特工发现自己正面临着被边缘化的尴尬境地。她不仅对外隐瞒身份，与名叫科琳的女孩挤在狭小的房间里，谎称在电话公司上班；在局里更是屡遭冷遇，长期被当作端茶倒水的秘书，在任务中只能负责接听电话，才华无处施展。与此同时，百万富翁发明家霍华德·斯塔克突遭横祸，被控向敌方贩卖武器，其部分致命发明甚至已流入黑市与敌国军械库。局长杜里态度强硬，誓要将斯塔克绳之以法。然而，佩吉坚信斯塔克绝不叛国，众人对她的见解嗤之以鼻，唯有在战中失去一条腿的苏萨特工挺身为她打抱不平。在餐厅向好友安吉倾诉内心的苦闷后，佩吉收到了一则神秘的餐巾留言。赴约时，她震惊地见到了失踪已久的斯塔克及其管家埃德温·贾维斯。斯塔克坦言自己惨遭诬陷，家中存放武器发明的保险库失窃，所有危险武器被洗劫一空。他恳求佩吉在战略科学军团内部暗中接应，助他洗刷罪名。经过内心挣扎，佩吉最终接下这项绝密任务，而斯塔克则留下管家贾维斯作为她的搭档。如今，佩吉必须在三重身份之间艰难求存：应对战略科学军团繁琐的日常打杂工作，为霍华德·斯塔克执行随时可能暴露的隐秘调查，以及当一个在战后社会步履维艰的美国单身女性。她以为自己一生中唯一爱过的男人史蒂夫已经牺牲，却毫不知情那个曾令世界震撼的美国队长，此刻正被困在万里冰封的极寒之中长眠。更危急的是，邪恶组织“黄道带”（Zodiac）依然在暗处蠢蠢欲动，破坏着世界的和平与安定。面对局长的监视、同事汤普森探员的刁难以及暗潮汹涌的致命阴谋，佩吉·卡特必须冲破世俗的枷锁，全力与恶势力展开惊心动魄的对抗。