Журналистка Полли Перкинс расследует загадочные исчезновения шести учёных. Она получает письмо от учёного-химика доктора Дженингса, который сообщает, что знает, кто будет похищен следующим. Оказывается, он вместе с шестью исчезнувшими учёными работал в секретной лаборатории «Подразделение 11», которой руководил таинственный Тотенкопф (т. е. «Мёртвая Голова» — одна из эмблем СС).

Тем временем город Нью-Йорк подвергается нападению механических великанов («механические монстры», «гигантские роботы»), с которыми вступает в бой эскадрилья во главе с Небесным Капитаном. Газеты сообщат об аналогичных атаках на другие города мира. Механические великаны похищают нефть, уголь, генераторы, оборудование сталелитейных заводов. Роботы оказываются радиоуправляемыми. Сигнал исходит из таинственной страны Шамбала — белого пятна на карте мира, расположенном где-то в Непале. Полли Перкинс подключается к расследованию, подозревая, что механические великаны и исчезновения ученых взаимосвязаны. Кроме того, эмблема на механических великанах и эмблема лаборатории Тотенкопфа совпадают. В Непале Небесный Капитан и Полли находят следы лаборатории Тотенкопфа, где проводились ужасные эксперименты над людьми. Следы ведут на остров в океане. Прибывшие Небесный Капитан и Полли обнаруживают приготовления к запуску космического корабля, на который как на Ноев ковчег, свозятся животные и учёные. Однако Тотенкопф оказывается мёртвым, а приготовления совершают роботы, созданные Тотенкопфом. После запуска корабля Земля будет уничтожена. Небесный Капитан и Полли останавливают зловещий план.

В главных ролях: Гвинет Пэлтроу, Джуд Лоу, Джованни Рибизи, Майкл Гэмбон, Бай Лин, Омид Джалили, Лоуренс Оливье, Анджелина Джоли, Тревор Бэкстер, Джулиан Карри.