La película narra cómo Diana de Themyscira, entrenándose como embajadora de paz, rescata al piloto Steve Trevor y lo cura con un rayo violeta amazónico. Desafiando la ley de su isla, libera a Steve y se enfrenta en duelo a su madre, la reina Hipólita, quedando renegada.
Luego llegan a Washington, donde Etta Candy la presenta a Julia Kapatelis y su hija Vanessa. Vanessa, celosa del vínculo de su madre con Diana, se ve involucrada con Villainy, Inc., un grupo dirigido por Doctor Cyber y Doctor Poison, que planea invadir Themyscira.
Diana se enfrenta a Cheetah (fortalecida con un suero estilo Giganta) mientras Steve y Etta enfrentan a un Minotauro en un templo. Stella descubre pistas de regreso a Themyscira mediante una fuente de memoria mágica. Con la ayuda tecnológica de Veronica Cale, pero saboteada por Cyber, recuperan a Vanessa, quien ataca al grupo tras despertar.
La batalla culmina en Themyscira, cuando Villainy libera a Medusa. Diana, para salvar a sus hermanas, se inyecta veneno y se ciega voluntariamente, evitando el mortal vistazo de Medusa. Vanessa, conmovida por el sacrificio, la salva; juntas derrotan a la criatura. Diana recupera la vista, Vanessa es liberada de su forma metálica y se reconcilian con Hipólita. Finalmente, Diana es aclamada y nombrada embajadora de las Amazonas ante el mundo humano.
