Serie ambientada en 1946 y que gira en torno a la Agente Peggy Carter (Hayley Atwell). La paz llega tras la Segunda Guerra Mundial, lo que ha supuesto un duro golpe para ella que se encuentra marginada cuando los hombres regresan a casa después del combate en el extranjero. Trabajando de manera encubierta en la Reserva Científica Estratégica, Peggy se encuentra a sí misma atrapada haciendo trabajo de administrativa cuando preferiría estar de vuelta en el campo de batalla, poniendo sus conocimientos en juego y derribando a los malos.
Sin embargo, este no es el único problema que tiene que enfrentar. Ella es una mujer soltera en Estados Unidos tras perder al amor de su vida Steve Rogers, más conocido como el Capitán América.
Su viejo conocido Howard Stark (Dominic Cooper) se encuentra a sí mismo siendo acorralado por haber desatado sus armas más mortíferas que ahora están en manos de las personas equivocadas. Este se pone en contacto con Peggy, la única persona que puede confiar, para localizar a los responsables, y así poder volver a disponer de sus armas y limpiar su nombre. Además pide a su mayordomo, Edwin Jarvis (James D'Arcy), que se ponga a su entera disposición cuando sea necesario para asistirles mientras se investiga y se sigue la pista de los responsables de la liberación de estas armas de destrucción masiva. Esta misión puede poner en peligro a Peggy si se descubre que está colaborando con Stark.