Den amerikanske hærs efterretningspilot Steve Trevor flyver sit jagerfly tværs over Atlanterhavet på jagt efter en nazistisk spion. Hans fly løber tør for brændstof, og han nødlander på Paradise Island. To amazoner, Diana og Mala, bjærger ham og bringer ham til deres hospital, selvom de og de andre amazoner viser overraskelse over en mand på Paradise Island. Diana tilbringer flere dage med at pleje hans sår og begynder langsomt at blive forelsket i ham. Hendes mor, dronning Hippolyta, minder amazonerne om, at det er forbudt for mænd at sætte deres fødder på Paradisøen, og slet ikke at blive der. Hun erklærer, at så snart Trevor er i stand til at rejse, skal han sendes tilbage til USA. Derefter fortæller hun Diana på to sider, der mest består af tekst, at de i det gamle Grækenland var den førende nation. Men Herkules angreb dem og blev besejret på grund af Hippolytas magiske bælte, så Herkules tyede til list og stjal bæltet, og hans mænd gjorde derefter amazonerne til slaver og lænkede dem. Hippolyta appellerede senere til Afrodite og blev befriet og fik sit bælte tilbage, amazonerne tog den fjendtlige flåde og rejste til en ny ø, men de ville altid bære armbånd for at minde dem om ikke at bukke under for mænd. Hippolyta viser den magiske kugle, som hun fik af Athene, efter at de havde besejret Herkules’ hær, og med hvilken hun kan se fortiden, nutiden og endda forudsige fremtiden, hvilket har gjort amazonerne til en avanceret race.
Under Steve Trevors rekonvalescens bruger Hippolyta og Diana den magiske kugle til at spå om arten af hans ankomst til øen. De ser ind i fortiden og får kendskab til Trevors hemmelige mission.
To nazi-agenter ved navn von Storm og Fritz kaprede et eksperimentelt robotfly og forsøgte at bombe en flyveplads for hæren. Trevor tog heroisk kontrol over flyet og drev nazisterne væk. Han var på jagt efter Fritz’ jagerfly på tværs af havet, da han styrtede ned på øen.
Efter at amazonernes gudinder, Afrodite og Athene, viser sig for hende, beordrer Hippolyta, at en amazoneagent skal sendes til USA for at hjælpe amerikanerne i deres kamp mod nazisterne. Hun afholder en stor turnering for at afgøre, hvem af hendes krigere der skal fungere som deres ambassadør for god vilje. Diana ønsker at deltage i turneringen, men Hippolyta forbyder det.
Diana forklæder sig med en simpel maske og deltager alligevel i turneringen. Hun mestrer alle konkurrencer og bliver en af de to finalister, der skal deltage i konkurrencen “Bullets and Bracelets”. Diana besejrer sin modstander, Mala, fordi hun afbøjer alle fem kugler, mens Mala ikke er i stand til at afbøje den femte kugle og bliver såret i armen; Diana afslører derefter sin sande identitet over for publikum. Hippolyta går med til at give Diana lov til at rejse til USA. Hun giver hende et patriotisk kostume og skænker hende navnet Wonder Woman.
Første optræden: Wonder Woman (en superhelt); amazoner (en race af krigerkvinder); Afrodite (den græske kærlighedsgudinde); Athena (den græske visdomsgudinde); Fritz (en nazispion); Herkules (en græsk helt); Hippolyta (dronning af amazonerne); Mala (en amazone); Phil Darnell (en oberst i den amerikanske hær); Steve Trevor (en major i den amerikanske hær); von Storm (en nazispion)