Oddana walce przeciwko zagrożeniom nowej ery atomowej w następstwie II wojny światowej, agentka Carter podróżuje z Nowego Jorku do Los Angeles na swoje najbardziej niebezpieczne — i dziwaczne — zadanie do tej pory. Szef SSR na Wschodnim Wybrzeżu Jack Thompson (Chad Michael Murray) wysyła Peggy do pracy z nowo mianowanym szefem SSR na Zachodnim Wybrzeżu Danielem Sousą (Enver Gjokaj), aby zbadać dziwne morderstwo obejmujące ciało, które świeci i emanuje zimnem.

Po jej przybyciu, Peggy ponownie spotyka się w lokajem Howarda Starka (Dominic Cooper) i jej wiernym partnerem, Edwinem Jarvisem (James D’Arcy), który wprowadza ją do hollywoodzkiego życia i umieszcza w rezydencji Starka. Tutaj, Peggy spotyka Anę (Lotte Verbeek), beztroską i oddaną żonę Jarvisa, która od razu zaczyna lubić.

Ostatecznie, dziwne śledztwo prowadzi Peggy do dziwnego, a jednak czarującego naukowca Jasona Wilkesa (Reggie Austin), który szybko staje się sojusznikiem — a iskry lecą. Jak Peggy kontynuuje znajdowanie wskazówek w tej szczególnej sprawie, zostaje wprowadzona do machinacji Whitney Frost (Wynn Everett), filmowej gwiazdy, genialnej fizyczki i prawdziwej mocy stojącej za mężem i kandydatem na senatora Calvinem Chadwickiem (Currie Graham). Calvin, polityk, który zrobi wszystko, aby dostać się na szczyt, zaprzyjaźnia się z Vernonem Mastersem (Kurtwood Smith), weteranem z Departamentu Wojny z bystrym zrozumieniem tego jak działa system. Peggy wkrótce odkrywa, że korupcja sięga pozornie głęboko, co sprawia, że trudno jest odróżnić dobro od zła.

Poszukiwania zataczają koło, kiedy rosyjski szpieg Dottie Underwood (Bridget Regan) powraca do życia Peggy w nowy i nieoczekiwany sposób. Ale nawet jak Peggy odkrywa nowe miasto, zarówno starzy jak i nowi przyjaciele — i potencjalne nowe miłości — dowiaduje się, że jasne światła powojennego Hollywood maskują o wiele złowieszcze zagrożenie dla każdego kogo poprzysięgła chronić.