In der Kleinstadt Devil's Gate untersuchen FBI-Agentin Daria Francis und Sheriff Gruenwell das Verschwinden einer Frau und ihres Sohnes. Der Verdacht fällt auf den Ehemann Jackson Pritchard, den der Sheriff aber schützen möchte, da er ein achtbarer Bürger wäre. Gemeinsam mit Maria der Schwester der Verschundenen gehen die Agentin und Deputy Sheriff Colt Salter zum Anwesen des religiösen Fanatikers Prichard, der Maria angreift. Daraufhin durchsuchen sie das Haus und entdecken im Keller von Pritchard dann Erschreckendes.

Agent Peggy Carter arbeitet bei der geheimen Organisation SSR (Strategic Scientific Reserve). Die Handlung beginnt im Jahre 1946, ein Jahr nach Ende des Zweiten Weltkrieges und dem Sieg über Red Skull (Handlung des Filmes Captain America: The First Avenger). Die Soldaten kehren wieder aus Übersee zurück und übernehmen ihre alten Positionen. Dadurch fühlt sich Agent Carter zurückgesetzt, weil ihr als Frau nur noch anspruchslose Verwaltungsaufgaben zugetraut werden. Privat muss sie den Verlust ihres Freundes Steve Rogers, Captain America, bewältigen und sich mit dem Leben als alleinstehende Frau in New York City zu arrangieren. Zugleich wird sie von Howard Stark für Geheimaufträge eingesetzt. Unbekannte entwendeten von ihm geheimgehaltene, extrem gefährliche Erfindungen und Pläne, die er nicht freigeben wollte. Da die US-Regierung und das SSR Stark des Hochverrates verdächtigen, taucht dieser ab und beauftragt Agent Carter, die Täter zu suchen und die Erfindungen zurück zu holen. Dabei muss sie unerkannt und zum Teil gegen ihre Kollegen vom SSR vorgehen. Ihre einzige Hilfe dabei ist Starks Butler Edwin Jarvis.