New York'u dev robotların istila ettiği bir dünyada, cesur gazeteci Polly Perkins kayıp bilim insanlarının gizemini çözmeye çalışırken, efsanevi pilot Sky Captain Joe Sullivan şehri savunmak için gökyüzüne çıkıyor.
İki eski aşk, dünyayı tehdit eden bu olağanüstü tehlikenin izini sürmek için yeniden bir araya gelir.
İkili, tehlikelerle dolu yolculuklarında kendilerine eşlik eden teknik deha Dex'in yardımıyla, gizemli bilim adamı Dr.
Totenkopf'un izini sürer. Maceraları onları, Sky Captain'ın eski dostu ve denizaltı filosu komutanı Franky Cook'un da dahil olduğu nefes kesici bir dizi çatışmaya sürükler.
Gezegenin geleceğinin tehlikede olduğu bu mücadelede, kahramanlarımız görkemli teknolojiler ve unutulmuş dünyalar arasında, insanlığı kurtarmak için zamana karşı yarışıyor. Her adımda daha büyük bir komplonun parçalarını birleştirirken, gerçek tehdidin boyutlarını anlamaya başlarlar.