ハリウッドでは『X-MEN2』や『エルム街の悪夢』、『特攻野郎Aチーム THE MOVIE』、『トロン: レガシー』、『カーズ2』などの映画で使用されている。日本国内でも映画『THE LAST MESSAGE 海猿』や『SP 革命篇』、ジブリ作品『ギブリーズ』(カレーの場面での蒸気エフェクト)、大友克洋作品『スチームボーイ』などで使用されている。
2013年5月までに、ミズ・マーベル（キャロル・ダンヴァースがキャプテン・マーベルを名乗る前の呼称）のスクリプトがマーベル・スタジオのために執筆された。プロデューサーのルイス・デスポジートはその年の後半、スタジオが女性のスーパーヒーロー映画に興味を持ち始めたと述べており、強い女性キャラクターを描くにあたり、キャプテン・マーベル、ブラック・ウィドウ、ペッパー・ポッツ、ペギー・カーターが候補にあったという。マーベル・スタジオ社長のケヴィン・ファイギは、マーベルが女性が主役の映画を作るとしたら、オリジン（起源）ストーリーを描けるキャプテン・マーベルのようなキャラクターをMCUに迎えたいと述べた。2014年8月、ファイギはブラックパンサーとキャプテン・マーベルを扱った作品の製作が進行中と発表し、「これらの企画はファンによく質問される。『アイアンマン4』よりも、『アベンジャーズ3』よりも。この事実は注目しなければならないと思っている」と述べた。2014年10月、ファイギは『キャプテン・マーベル』をマーベル・シネマティック・ユニバース（MCU）のフェーズ3として2018年7月6日に公開することを発表し、本作がマーベル・スタジオ単独としては初の女性が主役の映画となった。映画はキャロル・ダンヴァースのバージョンに基づくことも発表され、ファイギは「重要なことは私たちが何をしたいかをはっきりとすることだ。彼女の冒険は地球に根づいているが、彼女のパワーは宇宙規模のものだ」と述べた。ファイギは脚本家と監督はまもなく発表されるとし、女性のフィルムメーカーが検討されていることも加えた。2015年2月、マーベルは本作の公開日を2018年11月2日に延期した。4月上旬にファイギは、『アベンジャーズ/エイジ・オブ・ウルトロン』の初期のドラフトにはキャプテン・マーベルが登場していたものの削除していたことを明かし、理由として「このタイミングではないと感じた。彼女がどんな人物かを知る前にコスチュームを着て完成した姿で飛んでいるのを見せたくなかった」と述べていた。また本作の脚本家を2週間以内に発表すると述べ、4月中旬、『ガーディアンズ・オブ・ギャラクシー』の共同脚本家ニコール・パールマンと『インサイド・ヘッド』の共同脚本家メグ・レフォーヴが脚本を担当することが報じられた。彼女らは別々でキャラクターを描いていたが、ファイギの決定後は一つの脚本チームとなり、1か月以内に作業が開始した。レフォーヴは「スーパーマンの呪いにも繋がる可能性のあるパワフルさがある中で、彼女の脆弱性が何かという点こそ私たちが把握しなければならないものだ」と述べた。同年5月までに、マーベルは『キャプテン・マーベル』と『ブラックパンサー』の監督についてエイヴァ・デュヴァーネイと議論を行っており、ファイギも多くの監督候補の中で彼女と会い2015年半ばから後半までに監督としての決定を予定していた。同年9月、ファイギはキャスティングは2016年まで行わないと述べ、「キャロル・ダンヴァースを誰にしたいのか、映画の構造はどうなるのか、フェーズ3の映画の中で彼女の役割はどのようになるのかを見極めながら、現在は脚本に取り組んでいる」と述べた。プロデューサーのジェレミー・ラッチャムは、「キャラクターを生み出すのには責任が伴う。私たちは、彼女を誰が演じるかを知る前に、彼女が何者かを見極める必要がある」と述べた。2015年10月、マーベルは再び公開日を延期し、2019年3月8日とした。2016年4月、ファイギは2か月以内に監督が発表され、最初のキャストも2016年半ばに発表されると述べた。また本作でキャロル・ダンヴァースがキャプテン・マーベルになる旅が描かれることも明かした。翌月、インディー・フィルムメーカーのエミリー・カーマイケルの名前が監督候補として浮上し、6月に、ブリー・ラーソンがキャプテン・マーベルを演じることが明らかになった。ラーソンの出演は2016年のサンディエゴのコミコン・インターナショナルにて正式に発表された。またコミコンでファイギは、監督候補が10名に絞られており、夏の終わりまでに決定したい旨を述べた。8月、パールマンは『グリーンランタン』と類似していることからキャラクターのオリジンストーリーを変更したことを明かし、ファイギは「彼女の物語を描くのにとてもクールでユニークな方法があると思っている。限界と脆弱性に直面するダンヴァースが軸になっている。彼女はMCUで最もパワフルであり、ユニバースで非常に重要なキャラクターになるだろう」と述べた。プロデューサーのネイト・ムーアは後に、MCUのオリジンストーリーの伝統的な構造を「まず問題を抱えている主役が登場し、第1幕の最後で力を得る。第2幕の最後で力を使いこなす。第3幕で同じような力を持ったヴィランと戦う」と説明し、観客に新しい経験を与えるためにそこから脱却しようとしていることを述べた。2016年10月、ファイギは監督の発表が当初の想定より長くかかっていることを認め、スタジオがもう少しストーリーが固まるのを待ちながらポテンシャルのある監督たちと交渉していることを明かした。女性監督を任命することに関して再び言及されると、ファイギは「『キャプテン・マーベル』を素晴らしいものにするための必須条件ではないが、重要なことだと思っている」と述べた。ファイギは2016年末までに監督を発表するとしたが、パールマンとレフォーヴが12月頃に脚本のプロット作業に入り、監督候補とのミーティングは2017年初頭に延期された。パールマンとレフォーヴは脚本に任命されて約1年が経っていたが、2017年2月に降板となった。パールマンは「遅れの理由の一つは本作がMCUのどこに位置付けられるべきか見極めていたため」と述べている。