Captain Marvel กัปตัน มาร์เวล เป็นเรื่องราวต้นกำเนิดของ แครอล แดนเวอร์ส (บรี ลาร์สัน) หญิงสาวที่กลายเป็นหนึ่งในฮีโร่ที่ทรงพลังที่สุดในจักรวาลมาร์เวล ภาพยนตร์เริ่มต้นที่ดาวเครี ซึ่งแครอลเป็นทหารยอดฝีมือของหน่วยสตาร์ฟอร์ซภายใต้การฝึกฝนของ ยอน-ร็อกก์ (จู๊ด ลอว์) หลังจากภารกิจล้มเหลวระหว่างสงครามระหว่างเครีและสกรัลล์ (เผ่าเอเลี่ยนแปลงร่าง) แครอลถูกจับตัวไปและได้รับข้อมูลความทรงจำในอดีตที่เธอไม่เคยรู้มาก่อน เธอหนีมายังโลกยุคปี 1995 และได้พบกับ นิค ฟิวรี่ (ซามูเอล แอล. แจ็กสัน) เจ้าหน้าที่หน่วยชิลด์ ซึ่งช่วยเธอในการค้นหาความจริงเกี่ยวกับอดีตของเธอ แครอลค้นพบว่าก่อนหน้านี้เธอเป็นนักบินกองทัพอากาศสหรัฐฯ ที่สูญเสียความทรงจำจากอุบัติเหตุการทดลองพลังงานจากเทสเซอแรคต์ (Tesseract) ซึ่งเป็นต้นเหตุที่ทำให้เธอได้รับพลังอันมหาศาล เมื่อเธอรู้ความจริงเกี่ยวกับสงครามระหว่างเครีและสกรัลล์ แครอลต้องเลือกว่าจะอยู่ฝ่ายใด พร้อมกับยอมรับชะตากรรมในฐานะ กัปตันมาร์เวล ฮีโร่ผู้มีพลังไร้ขีดจำกัด