En esta aventura de ciencia ficción ambientada en la década de 1930, la reportera de la Ciudad de Nueva York Polly Perkins empieza a investigar por qué se reporta que desaparecen tantos científicos famosos. Pronto obtiene pistas, ya que extrañas máquinas voladoras y robots gigantes amenazan la ciudad. Por suerte, su antiguo amor, el aviador Capitán Joseph Sullivan, también conocido como Sky Captain, está allí para combatir a los villanos con la Flying Legion, en su Warhawk P-40. Ahora Polly debe volar junto a Sky Captain hacia Nepal para encontrar a un científico loco, el Dr. Totenkopf, que aparentemente quiere destruir el mundo.