佩吉·卡特（Peggy Carter，海莉·阿特维尔 饰）曾是美国队长史蒂夫·罗杰斯（Steve Rogers）的恋人，也是漫威特别短片及剧集《卡特探员》（Agent Carter）中的绝对主角。1946年，也就是《美国队长》的故事落幕之后，战争的硝烟渐渐散去，佩吉·卡特的平静生活却被彻底打破。随着大批在海外作战的军人陆续返回家乡，身为顶尖特工的卡特在战略科学预备队（SSR）中却备受冷落。她不仅被迫隐瞒真实的特工身份，对外声称在纽约贝尔电话公司工作，在单位里更是屡遭边缘化，频频沦落为端茶倒水的文秘角色，长期得不到重用。如今，她必须在三件事之间艰难寻找平衡：应对枯燥的行政管理工作，替百万富翁发明家霍华德·斯塔克执行秘密任务，以及适应一个美国单身女性的艰难处境。她本以为此生唯一深爱过的男人史蒂夫·罗杰斯已经阵亡，却殊不知他此刻正被困在万里冰层之下，生死未卜……与此同时，斯塔克被控向敌方贩卖武器，其部分危险发明甚至已流入黑市与敌方军械库。战略科学军团局长杜里下令将其绳之以法，卡特却坚信斯塔克遭人诬陷。在搭档——斯塔克的管家埃德温·贾维斯的协助下，她暗中进行内部接应，试图替斯塔克洗刷罪名。在这条隐秘的战线上，邪恶组织 Zodiac 依然在暗地里肆意破坏着世界的和平与安定。面对职场歧视与重重危机，佩吉·卡特必须冲破世俗枷锁，全力与恶势力展开惊险对抗。