La película empieza en los cielos de la ciudad de Nueva York, cuando el descomunal dirigible Hindenburg III atraca en lo más alto del Empire State Building, el puerto de escala más alto del mundo. Nubes de tormenta rugen en el cielo y una espesa capa de nieve cubre la ciudad. De pronto, una inquietante noticia irrumpe en la pantalla: científicos famosos de todo el mundo están desapareciendo misteriosamente. Cuando unos mortales y gargantuescos robots asaltan las calles de la ciudad, destrozando vehículos y derribando edificios a su paso, la reportera del Chronicle Polly Perkins emprende la investigación de los sucesos con la ayuda de su antiguo amor, el diestro y temerario as de la aviación H. Joseph Sullivan, más conocido como Sky Captain.