ณ มหานครนิวยอร์ค ในปี 1939 นักข่าวสาวพอลลี่ เพอร์กินส์ ที่ค้นพบการหายตัวไปของ
นักวิทยาศาสตร์ชั้นนำของโลกท่ามกลางงานเวิลด์แฟร์ World of Tomorrow ที่สหรัฐเป็น
เจ้าภาพ และด้วยการร่วมทีมกับ Sky Captain ทั้ง 2 ออกค้นหานักวิทยาศาสตร์เหล่านั้นไปยังสถานที่ต่างๆ ทั่วโลก และค้นพบว่ามีเพียง ดร.โทเทนคอฟท์ นักวิทยาศาสตร์สติเฟื่อง อยู่เบื้องหลัง แผนการทำลายล้างโลกครั้งยิ่งใหญ่ ที่นำทีมด้วยหุ่นยนตร์ยักษ์มากมาย และด้วยความช่วยเหลือจากกัปตันแฟรงกี้ คุก ผู้บังคับบัญชาแห่งกองบินหญิง และ เด็กซ์ ช่างเทคนิคอัจฉริยะ ทั้งหมดคือความหวังเดียวเท่านั้นที่จะกอบกู้โลกเอาไว้ได้

Famous scientists around the world have mysteriously disappeared and Chronicle reporter Polly Perkins (Paltrow) along with ace aviator Sky Captain (Law) are on the investigation. Risking their lives as they travel to exotic places around world, can the fearless duo stop Dr. Totenkopf, the evil mastermind behind a plot to destroy the earth? Aided by Franky Cook (Jolie), commander of an all-female amphibious squadron, and technical genius Dex (Ribisi), Polly and Sky be our planets only hope.