W tej przygodzie science fiction osadzonej w latach trzydziestych XX wieku reporterka z Nowego Jorku, Polly Perkins, zaczyna badać, dlaczego tak wielu słynnych naukowców znika. Wkrótce dostaje wskazówki, gdy dziwaczne latające maszyny i olbrzymie roboty zagrażają miastu. Na szczęście jej dawna miłość, lotnik kapitan Joseph Sullivan znany także jako Sky Captain, jest gotów stoczyć walkę z złoczyńcami z Flying Legion, w swoim Warhawk P-40. Teraz Polly musi wraz z Sky Captainem uciekać do Nepalu, aby odnaleźć szalonego naukowca, Dr. Totenkopf, który najwyraźniej chce zniszczyć świat!