Güzel ve gözüpek gazeteci Polly Perkins (Gwyneth Paltrow) gizemli bir şekilde ortadan yok olan bilim adamlarının akıbetini araştırırken, kahraman pilot ‘Sky Captain’ Sullivan (Jude Law) New York’u istila eden dev robotlarla savaşıyor. İki eski sevgilinin biraraya geldiği bu dünyayı kurtarma macerasında ikiliye, karizmatik komutan Franky Cook (Angelina Jolie) ve teknik deha Dex (Giovanni Ribisi) eşlik ediyor.