《天空上尉与明日世界》是一部科幻动作片。在将来的某一天，纽约遭到了不明来历的攻击，天空上尉飞行员约瑟夫•苏立文（裘德洛饰）收到求救信号出手相助，在经过激烈的较量后，纽约迎来了暂时的平静，天空上尉也在这次战斗中偶遇并且救下了身为记者的旧情人波莉(格温妮斯•帕特洛饰)。原来波莉所调查的事件和这次袭击有着千丝万缕的联系，背后有一个巨大的阴谋。
为了迎接即将到来的恶战，保卫世界，他们向海军女子特谴队队长弗兰姬•库克(安吉莉娜•朱丽饰)和技术专家戴克斯(吉奥瓦尼•瑞比西饰)寻求了帮助。一场正义与邪恶的较量揭开了序幕……