On ne dit pas de Martha Jane qu'elle est une calamité pour rien ! Elle parle fort, dit des gros mots et n'hésite pas à s'imposer face aux garçons. Du haut de ses onze ans, elle rêve d'indépendance et va jusqu'à troquer sa jupe contre un pantalon. Ce qui n'est pas sans poser problème aux pionniers avec lesquels sa famille sillonne l'Amérique en direction de l'Ouest, dans l'espoir d'une vie meilleure. Un jour, le convoi rencontre un officier qui, prétendant vouloir les aider, profite de la nuit pour leur voler plusieurs biens de valeurs. Déterminée à retrouver cette « tête de bouse », la jeune fille part seule à l'aventure, malgré les dangers et l'injustice de ce nouveau monde...

1892, Saint-Pétersbourg. Sacha, une jeune fille de l'aristocratie russe, a toujours été fascinée par la vie d'aventure de son grand-père, Oloukine. Explorateur renommé, concepteur du Davaï, son magnifique navire de l'Arctique, il n'est jamais revenu de sa dernière expédition à la conquête du Pôle Nord. Et maintenant son nom est sali et sa famille déshonorée. Pour laver l'honneur de la famille, Sacha s'enfuit. En route vers le Grand Nord, elle suit la piste de son grand-père pour retrouver le fameux navire.

1863, États-Unis d'Amérique. Dans un convoi qui progresse vers l'Ouest avec l'espoir d'une vie meilleure, le père de Martha Jane se blesse. C'est elle qui doit conduire le chariot familial et soigner les chevaux. L'apprentissage est rude et pourtant Martha Jane ne s'est jamais sentie aussi libre. Et comme c'est plus pratique pour faire du cheval, elle n'hésite pas à passer un pantalon. C'est l'audace de trop pour Abraham, le chef du convoi. Accusée de vol, Martha est obligée de fuir. Habillée en garçon, à la recherche des preuves de son innocence, elle découvre un monde en construction où sa personnalité unique va s'affirmer. Une aventure pleine de dangers et riche en rencontres qui, étape par étape, révélera la mythique Calamity Jane.