ในปัจจุบัน กลุ่มนักวิทยาศาสตร์ในทวีปอาร์กติกค้นพบวัตถุกลมสีแดง ขาว และน้ำเงิน ถูกแช่แข็งในห้องโดยสารของเครื่องบินรบที่ถูกทิ้งร้าง

เดือนมีนาคม ค.ศ. 1942 ทหารนาซี โยฮันน์ ชมิดต์ และกองกำลังของเขาเดินทางเข้าเมืองเทินส์แบย์ ในนอร์เวย์ที่ถูกยึดครองโดยเยอรมนีเพื่อขโมยวัตถุลึกลับเรียกว่า เทสเซอแรกต์ (Tesseract) ซึ่งครอบครองพลังที่ไม่เคยถูกเปิดเผย ขณะเดียวกัน ในนครนิวยอร์ก สตีฟ โรเจอส์ ไม่ผ่านการเกณฑ์ทหารประจำการในสงครามโลกครั้งที่สองเนื่องจากมีปัญหาสุขภาพหลายอย่าง ขณะเข้าชมนิทรรศการเทคโนโลยีอนาคตกับเพื่อนของเขาชื่อ จ่าเจมส์ "บักกี" บานส์ โรเจอส์พยายามเข้าสมัครทหารอีกครั้ง หลังแอบได้ยินบทสนทนาระหว่างโรเจอส์กับบานส์เกี่ยวกับความต้องการช่วยรบในสงคราม ดร.อับราฮัม เออร์สกินอนุญาตให้โรเจอส์เป็นทหารได้ เขาเข้าเกณฑ์ทหารในหน่วยวิทยาศาสตร์กลยุทธ์เป็นส่วนหนึ่งของโครงการทดลอง "ซูเปอร์โซลเจอร์" ปฏิบัติการโดยเออร์สกิน พันเอกเชสเตอร์ ฟิลิปส์ และเจ้าหน้าที่ชาวอังกฤษ เพ็กกี คาร์เทอร์ ฟิลิปส์ไม่เชื่อคำกล่าวของเออร์สกินที่ว่าโรเจอส์เหมาะสมกับการทดลอง แต่ยอมให้หลังจากโรเจอส์แสดงความกล้าหาญสละชีวิตตนเองเพื่อการทดลอง คืนก่อนการทดลอง เออร์สกินเผยกับโรเจอส์ว่าชมิดต์เคยเข้ารับการทดลองขณะที่ยังไม่สมบูรณ์ และต้องทนทรมานกับผลข้างเคียงถาวร

ที่ยุโรป ชมิดต์และดร.อาร์นิม โซลา ควบคุมพลังงานของเทสเซอแรกต์ โดยตั้งใจใช้พลังเพื่อเติมเชื้อเพลิงให้สิ่งประดิษฐ์ของโซลาเพื่อเปลี่ยนแปลงโลกได้ ชมิดต์ค้นพบตำแหน่งของเออร์สกินและส่งนักฆ่าเพื่อฆ่าเขา ในสหรัฐอเมริกา เออร์สกินทดลองโรเจอส์เข้าเครื่องทดลองซูเปอร์โซลเจอร์ ฉีดเซรัมชนิดพิเศษและป้อน "สารไวตาเรย์" ที่ตัวเขา หลังจากโรเจอส์ออกมาจากเครื่องทดลอง เขาตัวสูงและมีกล้ามมากขึ้น หนึ่งในผู้เข้าชมฆ่าเออร์สกิน เปิดเผยว่าตนเป็นไฮนซ์ ครูเกอร์ นักฆ่าของชมิดต์ โรเจอส์ไล่ตามและจับครูเกอร์ได้ แต่ครูเกอร์หลีกเลี่ยงการสอบสวนโดยฆ่าตัวตายด้วยแคปซูลไซยาไนด์

เมื่อเออร์สกินเสียชีวิตและสูตรซูเปอร์โซลเจอร์สูญหาย แบรนต์ สมาชิกวุฒิสภาสหรัฐอเมริกาให้โรเจอส์ออกทัวร์ทั่วประเทศในชุด "กัปตันอเมริกา" เพื่อสนับสนุนพันธะทางสงครามแทนการให้นักวิทยาศาสตร์วิจัยเขาเพื่อฟื้นฟูสูตร ในปี ค.ศ. 1943 ขณะออกทัวร์ที่ประเทศอิตาลี โรเจอส์ทราบว่าหน่วยของบานส์สูญหายขณะปฏิบัติหน้าที่ในสงครามต่อต้านกำลังของชมิดต์ โรเจอส์ ไม่เชื่อว่าบานส์เสียชีวิต จึงให้คาร์เทอร์และวิศวกรชื่อ ฮาวเวิร์ด สตาร์ก พาเขาตามฝ่ายศัตรูเพื่อออกปฏิบัติการช่วยชีวิต โรเจอส์บุกเข้าป้อมปราการขององค์กรไฮดราของชมิดต์ ปล่อยตัวบานส์ และนักโทษคนอื่น ๆ โรเจอส์เผชิญหน้ากับชมิดต์ที่ถอดหน้ากาก เผยใบหน้ากะโหลกสีแดงที่เป็นที่มาของชื่อเล่นว่า "เรดสกัล" ชมิดต์หลบหนีไปและโรเจอส์กลับเข้าฐานทัพพร้อมกับทหารที่ถูกปล่อยตัว

โรเจอส์เกณฑ์บานส์ ดัม ดัม ดูแกน เกบ โจนส์ จิม มอริตา เจมส์ มอนต์โกเมอรี ฟอลสเวิร์ท และแจ็กส์ เดอร์เนียร์ ให้จู่โจมฐานทัพไฮดราอีกฐานหนึ่ง สตาร์กเตรียมเครื่องแต่งกายชุดใหม่ให้โรเจอส์ ที่โดดเด่นคือโล่วงกลมทำจากไวเบรเนียม โลหะหายากที่ไม่อาจถูกทำลายได้ โรเจอส์และทีมเข้าลอบทำลายปฏิบัติการต่าง ๆ ของไฮดรา ต่อมา ทีมได้โจมตีรถไฟที่โซลาโดยสารอยู่ โรเจอส์และโจนส์สามารถจับตัวโซลาไว้ได้ แต่บานส์ตกจากรถไฟและทำให้เข้าใจว่าเขาเสียชีวิต หลังเค้นข้อมูลจากโซลา ทำให้รู้ที่ตั้งฐานทัพของไฮดราฐานสุดท้าย และโรเจอส์สามารถหยุดชมิดต์ไม่ให้ใช้อาวุธทำลายล้างเมืองในอเมริกาาและเมืองใหญ่ทั่วโลกได้ โรเจอส์ปีนขึ้นเครื่องบินของชมิดต์ขณะกำลังแล่นขึ้น ระหว่างต่อสู้กันอย่างต่อเนื่อง ภาชนะใส่เทสซาแรกต์เสียหาย ชมิดต์จับวัตถุเทสซาแรกต์ ทำให้ตัวเขาระเหยหายไปในแสงสว่าง เทสซาแรกต์ตกลงพื้น เผาทำลายเครื่องบินและตกลงสู่พื้นโลก โรเจอส์ไม่เห็นทางลงจอดอย่างปลอดภัย ทำให้เครื่องบินตกลงในทวีปอาร์กติก ต่อมา สตาร์กเก็บวัตถุเทสซาแรกต์จากมหาสมุทรได้ แต่ไม่สามารถระบุพิกัดของโรเจอส์หรือเครื่องบินได้ จึงสันนิษฐานว่าเขาเสียชีวิตไปแล้ว

โรเจอส์ตื่นขึ้นมาในห้องพยาบาลที่ถูกตกแต่งเป็นยุคปี 1940 หลังจากวิทยุออกอากาศบางอย่างผิดปกติ เขาหนีออกมาและพบว่าตนเองอยู่ที่ไทม์สแควร์ในยุคปัจจุบัน โดยมีนิก ฟิวรี หัวหน้าองค์กรชิลด์ (S.H.I.E.L.D.) แจ้งว่าเขา "นอนหลับใหล" เป็นเวลาเกือบ 70 ปี

ในฉากหลังเครดิต ฟิวรีเดินมาหาโรเจอส์ เสนอภารกิจใหญ่ระดับโลก