Synopsis:

Vers vit sur la planète Hala, capitale des Kree, un peuple humanoïde à la technologie très avancée. Elle n'a pas de souvenirs de sa vie datant de plus de six ans, mais fait des cauchemars qui semblent contenir des scènes de son passé. Bien qu'elle puisse faire jaillir des jets d'énergie de ses mains, son mentor, Yon-Rogg, tente de lui apprendre à mieux maîtriser ses émotions afin de devenir une meilleure combattante à mains nues. Il explique que ses pouvoirs lui ont été donnés avec un élément greffé dans son cou et qu'ils peuvent lui être retirés. À chaque fois que Vers entre en contact avec l'Intelligence Suprême, l'intelligence artificielle qui dirige la planète et l'empire, celle-ci lui apparaît sous les traits d'une femme aux cheveux blancs supposée être une personne qui lui est proche, mais Vers ne la reconnaît pas. Sous la direction de Yon-Rogg, Vers rejoint une unité de combat Kree (Minn-Erva, Att-Lass, Bron-Char et Korath) en mission sur une autre planète, infiltrée par les Skrulls, extraterrestres métamorphes et ennemis de longue date des Kree, pour exfiltrer un espion qui a été démasqué et éviter que les informations qu'il détient ne soit récupérées par les Skrulls. Ils échouent à cause d'un guet-apens tendu par les Skrulls et Vers est capturée par le général Talos des Skrulls. Ils fouillent dans sa mémoire confuse et Vers a alors des visions dans lesquelles elle vit sur Terre, sert dans l'armée et est pilote d'essai, dans une équipe dirigée par le Dr Wendy Lawson, dont l'apparence est celle prise par l'Intelligence Suprême. Vers parvient à s'échapper et arrive sur Terre en 1995, poursuivie par plusieurs Skrulls. C'est l'année 1995 et Vers s'écrase dans un vidéo-club de la banlieue de Los Angeles. Elle cherche à prendre contact avec Yon-Rogg, qui lui demande d'attendre qu'il vienne la chercher, mais des agents du SHIELD arrivent sous la responsabilité de Nick Fury avec un jeune agent, Phil Coulson. Vers part à la poursuite d'un Skrull qui a essayé de l'abattre, suivis par Fury en voiture avec Coulson. La course-poursuite continue dans le métro d'abord en extérieur puis en sous-sol tandis que Fury découvre qu'un Skrull a pris l'apparence de Coulson. Le Skrull que poursuivait Vers s'enfuit en se cachant dans la foule sortant du métro et celui dans la voiture avec Fury meurt dans un accident. Vers part à la recherche de la base militaire cachant le projet Pegasus sur lequel travaillait Lawson et Fury accepte de l'aider, ayant compris le risque du conflit dont les ennemis peuvent aisément infiltrer leurs rangs mais ignorant que Talos a pris la place de son supérieur, le directeur Keller. En fouillant les dossiers de Lawson, Vers comprend peu à peu qu'elle est d'origine terrienne et que tout le monde la croit morte dans un accident d'avion depuis six ans avec Wendy Lawson. Entretemps, Talos, toujours sous les traits du directeur Keller, arrive à la base avec plusieurs agents, dont Coulson, pour arrêter Vers. Mais il commet deux erreurs : il appelle Fury par son prénom (ce que personne ne fait jamais), et il est persuadé que Coulson obéira aveuglément aux ordres (alors qu'il suivra son instinct et laissera Nick et Vers s'enfuir). Elle retrouve Maria Rambeau, son ancienne partenaire et amie. Celle-ci lui donne son vrai nom : Carol Danvers. Alors qu'elle essaie de reconstituer son passé, Talos et un autre Skrull arrivent dans la maison de Rambeau et parviennent à convaincre Carol qu'ils ne lui veulent pas de mal ; ils cherchent à retrouver dans sa mémoire le lieu où se trouve la source d'énergie qu'avait découverte Wendy Lawson, qui est en réalité une Kree du nom de Mar-Vell. Cette énergie permettrait de concevoir un moteur supra-luminique et de mettre le peuple Skrull à l'abri des persécutions des Kree. Talos, sous l'aspect du directeur du SHIELD, a réussi à récupérer dans la base secrète un disque avec l'enregistrement audio de la boite noire de son avion avant le crash. En écoutant les voix enregistrées dans le cockpit, Carol retrouve la mémoire : elle a pris les commandes du vol d'essai de Pegasus avec Lawson et l'accident a été causé par Yon-Rogg, mais en cherchant à détruire le moteur selon le souhait de Mar-Vell, elle a absorbé une partie de son énergie sans savoir utiliser toute cette puissance. D'après les coordonnées révélées par Mar-Vell, Carol indique que la source d'énergie est toujours en orbite autour de la Terre. Yon-Rogg arrive sur Terre et rejoint Carol, mais démasque l'acolyte de Talos qui avait pris son apparence pour faire diversion. Il comprend qu'elle a retrouvé ses souvenirs et demande à Ronan l'Accusateur de venir bombarder la Terre qui serait infiltrée par les Skrulls. Pendant ce temps, l'équipe de Carol se rend dans l'espace avec un avion modifié et découvre une station spatiale dans laquelle Talos retrouve sa famille, cachée là depuis six ans. Ils sont accompagnés du chat Goose, qui est en fait un être extra-terrestre de l'espèce des Flerken. Carol trouve la source d'énergie, le Tesseract, mais Yon-Rogg, son équipe et des soldats Kree arrivent dans la base orbitale et arrêtent Danvers en menaçant les réfugiés Skrulls. Capturée et devant affronter mentalement l'Intelligence Suprême, Carol prend conscience de l'étendue de ses pouvoirs et arrache la greffe sur sa nuque, qui en réalité servait à confiner ses pouvoirs et ses souvenirs. Elle s'empare de nouveau du Tesseract et le confie à Fury, mais avant que celui-ci ait pu trouver où le cacher, Goose fait sortir des tentacules de sa bouche au grand étonnement des humains et avale le Tesseract.