Le Projet Renaissance se déroule au beau de la Seconde Guerre mondiale, cherchant à transformer les troupes Alliées en super-soldats pour grandement améliorer l’effort de guerre contre les forces de l’Axe. Steve Rogers, le tout premier super-soldat, change le sens de la guerre en faveur des Alliés avant de se sacrifier pour sauver un nombre incalculable de civils du danger.

Le Gardien observe la naissance d’un nouvel univers lorsque Peggy Carter refuse de se mettre à l’abri au moment où Steve Rogers se prépare à sa transformation. En observant Abraham Erskine faire la présentation du processus de création de super-soldat, Carter découvre un objet suspect placé aux pieds d’Erskine et observe l’agent d’HYDRA Heinz Kruger déclencher un détonateur. Carter ne parvient pas à empêcher l’explosion qui tue Erskine. Le frêle Rogers tente de faire face à Kruger, mais se fait tirer dessus, tout comme Chester Phillips. Avant que Kruger ne puisse s’échapper avec un fiole du sérum de Super-Soldat, Carter le tue et la récupère. Rogers étant maintenant incapable de subir la transformation et Howard Stark refusant de prendre sa place, Carter se porte volontaire pour sauver le projet, devant la toute première super-soldat. Magré tout, cela déçoit le Colonel John Flynn, qui se lamente plus tard de tout l’argent perdu pour transformer une femme, et non un homme.

Flynn, dans l’idée d’utiliser le sang de Carter pour recréer le sérum d’Erskine, insiste sur le fait que les femmes ne sont pas faites pour combattre au front. Carter est laissée en retrait, furieuse de ses commentaires. Dans une autre pièce, celle-ci s’entraîne dans une autre pièce avec Rogers. Il lui révèle que son meilleur ami Bucky Barnes a été déployé en Europe avec le 107^ème Régiment d’Infanterie. Plus tard, Carter, Stark et Flynn discutent d’une signature significative repérée à Tønsberg, en Norvège, où le leader d’HYDRA, Johann Schmidt, et ses forces avaient mené une invasion pour récupérer le Tesseract. Carter et Stark déduisent que Berlin sera le lieu de destination pour la relique, mais Flynn refuse d’envoyer ses troupes pour l’intercepter. Imperturbable, Stark décide de redessiner un uniforme de combat pour Carter et la retrouve à un bar pour lui donner, ainsi qu’un bouclier circulaire en vibranium.

À Berlin, Carter prend d'assaut HYDRA à elle-seule, capturant Arnim Zola et sécurisant le Tesseract pour les forces Alliées. De retour à la base, Carter force Flynn à la promouvoir au rang de Captain et confie le cube à Stark, qui décide immédiatement de s'en servir pour concevoir une armure massive qu'il confère ensuite à Rogers. Carter et Rogers utilisent ensuite leurs renseignements pour localiser le 107^ème Régiment sous le joug d'HYDRA. Carter lance un nouvel assaut, seule, pour libérer les camarades de Rogers. Ce dernier arrive même à temps avec son nouvel armement pour soutenir l'évasion, impressionnant au passage Carter, Barnes et tout le régiment. Progressivement, la guerre commence à tourner en faveur des Alliés, Captain Carter menant des assauts décisifs. Pendant tout ce temps, Flynn affirme avoir toujours soutenu Carter et avoir commandé la création de l'armure de Rogers, baptisée l'Écraseur d'HYDRA, lors d'un appel téléphonique avec le Président.

Adolf Hitler, furieux des avancées Alliés sur les territoires de l'Axe, décide de convoquer Schmidt à Berlin. Néanmoins, Schmidt décide de trahir le Führer Nazi en déclarant qu'HYDRA surpassera le Troisième Reich à sa chute. Pendant ce temps, Carter et Rogers partagent un moment en tête-à-tête dans un bar et s'apprêtent même à s'embrasser quand Stark les interrompt avec un véhicule volé par Barnes. En se rendant dans les Alpes autrichiennes, Rogers se positionne à l'avant du train d'HYDRA tandis que Carter, Barnes et les Commandos Hurlants l'infiltrent pour capturer Schmidt et mettre fin à la guerre. En tentant d'obtenir un visuel sur Schmidt, Rogers découvre que l'avant du train est rempli d'explosifs, avant d'exploser. Tous ses compagnons parviennent à échapper sans blessures, mais font face à la disparition apparente de Rogers dans l'explosion et l'effondrement de la montagne.

Dévastée, Carter se rend interroger Zola pour obtenir des informations sur Schmidt. Elle découvre qu'il cherche à utiliser le Tesseract pour invoquer une force interdimensionnelle afin de conquérir le monde. Zola révèle également que Schmidt se situe au Château de Krake, où Carter et ses hommes planifient un assaut final pour stopper HYDRA. Stark, bien qu'il n'est pas un combattant, est lui-même dans l'opération pour la gestion technique. Avec le Tesseract, Schmidt ouvre un portail qui amène un monstre tentaculaire sur Terre, le Champion d'HYDRA. Tandis que Carter et Stark observent la scène, Schmidt se moque mais est instantanément tué par la bête. Ailleurs, Barnes et les Commandos Hurlants localisent l'Écraseur d'HYDRA intact dans la zone basse du château. Ils retrouvent également Rogers en vie et l'aident à réactiver l'armure sans le Tesseract comme source d'alimentation. Rogers s'envole ensuite à travers le plafond pour soutenir Carter.

Alors que le Champion continue à grandir, Carter et Stark mettent en place un plan pour le repousser à travers le portail. Tandis que Stark inverse la polarité du portail, Barnes et les Commandos Hurlants viennent en soutien, mais ils sont neutralisés par le cri strident de la bête, obligeant Rogers à les amener en sécurité à l'extérieur. Avec le monstre qui empêche la fermeture du portail, Carter se décide à le repousser par elle-même. Rogers tente de l'empêcher de se sacrifier, mais l'armure arrive à court d'énergie, le laissant sans capacité. Avant que Carter ne passe à travers le portail, elle et Rogers arrangent une date pour une danse.

Le Tesseract est tout ce qu'il reste, alors que Rogers fait face à un immense chagrin. Ailleurs, dans le futur, Carter ressort du portail et rencontre Hawkeye et Nick Fury, qui lui révèlent que la Seconde Guerre mondiale s'est achevée il y a 70 ans. Bien que triste de la quantité de temps qui s'était passée, Carter exprime son soulagement face au fait que la guerre a été remportée.

Mention

• Adolf Hitler
• Odin
• Franklin D. Roosevelt
• Thanos (indirectement mentionné)
• Hedy Lamarr
• Reine d'Angleterre