Dans ce récit d’aventure de science-fiction se déroulant dans les années 1930, la journaliste de New York Polly Perkins commence à enquêter sur les nombreuses disparitions de célèbres scientifiques. Bientôt, elle obtient des indices, car d’étranges machines volantes et des robots géants menacent la ville. Heureusement, son ancien amour, l’aviateur Captain Joseph Sullivan alias Sky Captain, est là pour affronter les méchants avec la Flying Legion, à bord de son Warhawk P-40. Maintenant, Polly doit s’envoler avec Sky Captain vers le Népal pour trouver un savant fou, Dr. Totenkopf, qui semble vouloir détruire le monde !