냉전 시대 스파이 전쟁의 주 무대가 된 베를린, MI6의 요원을 살해하고 핵폭탄급 정보를 담고 있는 전 세계 스파이 명단을 훔쳐 달아난 이중 스파이를 잡기 위해 MI6 최고의 요원 로레인 브로튼(샤를리즈 테론)이 급파된다. 각 국의 스파이들은 명단을 차지하기 위해 혈안이 되고, 로레인 역시 동독과 서독을 오가며 미션을 수행한다. 리스트를 회수하기 위해서는 베를린에 10년 동안 있었던 자신을 믿어야 한다는 데이빗 퍼시벌(제임스 맥어보이)은 어딘가 수상한 구석이 있다. 로레인은 그를 감시하는 1년차 프랑스 스파이 델핀 라살(소피아 부텔라)과 강렬한 끌림을 느끼는데...