Nel 1939 a New York alcuni tra i più famosi scienziati stanno misteriosamente scomparendo, delle strane macchine volanti improvvisamente invadono i cieli della città e sulla quinta strada atterrano giganteschi robot che seminano panico e distruzione. Polly Perkins del Chronicle è stata incaricata dal giornale di seguire il caso e insieme ad una sua vecchia fiamma, il Capitano Joseph Sullivan dell'Aviazione americana, conosciuto col soprannome di Sky Captain, intraprende un avventuroso viaggio per scoprire il mistero di tutti questi inaspettati accadimenti: dall'Himalaya, alle vallate di Shangri-la, da una fortezza volante a un'isola misteriosa del Pacifico, attraverso battaglie aeree combattute in cielo e sotto le acque dell'Oceano alla ricerca di Dr. Totenkopf, la mente diabolica che ha ideato il piano perfetto per distruggere il mondo.)