В центре сюжета фильма "Капитан Марвел" - Кэрол Дэнверс, бывшая пилот Военно-воздушных сил США, которая после таинственного столкновения с инопланетными расами получает необычайные способности. Она становится Капитаном Марвелом, обладая суперсилой и неуязвимостью.
Кэрол оказывается втянута в конфликт между двумя враждующими цивилизациями: Крии и Ниделами. В ходе своих приключений она обнаруживает своё прошлое, которое тесно переплетено с судьбой инопланетного воина Мар-Велла.
Сначала Кэрол борется за понимание своих новых способностей и происхождения. Она сталкивается с внутренними сомнениями и внешними вызовами, пытаясь найти своё место в этом новом мире. В процессе она раскрывает тайны своего прошлого, которые меняют её восприятие себя и своей роли.
В поисках ответов на свои вопросы Кэрол путешествует по разным планетам, сталкиваясь с различными персонажами, включая Ника Фьюри, будущего директора Щ.И.Т., который помогает ей в её миссии. Вместе они пытаются остановить инопланетного тирана и его армию, угрожающих Земле.
Фильм исследует тему самоидентификации и силы духа главной героини, которая постепенно осознаёт свою мощь и предназначение. Капитан Марвел становится ключевой фигурой в борьбе за мир во вселенной Marvel.