Bei einem Einsatz wird die Kree-Soldatin Vers (Brie Larson) von den Skrull gefangengenommen. Als die Gestaltenwandler auf Anweisung ihres Kapitäns Talos (Ben Mendelsohn) versuchen, mit einer Maschine Informationen aus dem Gehirn ihrer Geisel herauszuziehen, kann Vers mit einer Fluchtkapsel entkommen, woraufhin sie anschließend in den USA der 1990er Jahre durch das Dach einer Videothek kracht. Während die S.H.I.E.L.D.-Agenten Nick Fury (Samuel L. Jackson) und Phil Coulson (Clark Gregg) erst einmal alles daransetzen, die vermeintliche Außerirdische zu fangen, findet Vers schon bald heraus, dass sie offenbar schon einmal auf diesem Planeten war und unter dem Namen Carol Danvers als Kampfpilotin für das US-Militär gearbeitet hat...

James Clayton, Spitzenabsolvent einer Elite-Uni und Entwickler einer wegweisenden Computersoftware, wird von CIA-Scout Walter Burke für die "Agency"? angeworben. Im Ausbildungslager trifft James auf die geheimnisvolle und attraktive Layla. Völlig unerwartet wird er am Ende der harten Ausbildung wegen Nichteignung entlassen. Kurz danach taucht Burke mit einem undurchsichtigen Auftrag auf: James soll für die CIA einen "Maulwurf"? in den eigenen Reihen ausfindig machen. Es beginnt ein gefährliches, atemloses Vexierspiel um Loyalität, Verrat, Gier und Liebe, in dessen Verlauf es nur eine Gewissheit gibt: "Nichts ist, wie es scheint"?.