冷战时期的1963年，德国女汽车技师嘉比（艾丽西卡·维坎德饰）的父亲是一个核武器专家。美国CIA特工拿破仑·索罗（亨利·卡维尔饰）因为过去有过罪行而被逼迫执行任务；而苏联国家安全委员会特工伊利亚·柯利亚肯（艾米·汉莫饰）则一直想要摆脱父亲是个贪污分子的羞耻感。索罗和柯利亚肯盯上了同一个目标，他们都怀疑嘉比的父亲正在被纳粹利用，可能在帮助恐怖分子集团制造核武器。两个人都急于建功立业的人都想要抢头功，先找出这个秘密组织，于是互相挤兑看不顺眼，可没过多久就各自接到上级通知说你们两人需要合作完成此项任务。