Dünyanın dört bir yanında, dahi bilim insanlarının gizemli bir şekilde kaybolduğu haberleri yayılmaktadır. Bu sırada, devasa robotlar New York'un sokaklarını kaosa sürüklemektedir. Bu tuhaf olayları araştırmak üzere Chronicle gazetesinin muhabiri Polly Perkins görevlendirilir. Polly, eski sevgilisi ve pilot olan Joseph Sullivan ile tanınan Sky Captain ile birlikte bu gizemi çözmek için yola çıkar.
Bir dizi tehlikeli tuzakla karşılaşan ikili, tüm bu olayların arkasında çılgın bilim insanı Dr. Totenkopf'un bulunduğunu keşfeder. Güzel komutan Franky Cook'un da desteğiyle, Polly ve Sky Captain, dünyayı bu deli adamın ve onun robot ordusunun pençesinden kurtarmak için mücadele edeceklerdir.
