原朝鲜侦察总局特工严铁雨(郑雨盛 饰)受到征召前去位于朝韩边境的开城工业园区刺杀意图政变的朝鲜高官，不料却在开城遇袭，迫使他带着重伤昏迷的朝鲜最高领导人逃往韩国，局势突变，朝鲜半岛站在了核战争的边缘，中美日皆卷入乱局，他只能与韩国外交安全首席秘书郭哲宇(郭度沅 饰)合作，将半岛从核战边缘拉回

伊森·亨特（汤姆·克鲁斯饰）和队友们接到了追回三个大杀伤性核武器的任务。眼见任务马上就能完成，但为了挽救其中一位队友卢瑟（文·瑞姆斯饰）的生命，三个核武器被人趁机带走。中情局负责人斯隆女士（安吉拉·贝塞特饰）调来她手下的得意猛将沃克（亨利·卡维尔饰），让他盯着伊森·亨特完成追回核武器的任务。期间，女特工伊尔莎（丽贝卡·弗格森饰）突然出现，伊森·亨特发现，他要面对的并不只是恐怖分子，还有潜藏在政府部门的内鬼。

多米尼卡（詹妮弗·劳伦斯 Jennifer Lawrence 饰）本是一名芭蕾舞演员，在一场意外中负伤，导致她无法再继续经营自己热爱的舞蹈事业。之后，多米尼卡在被迫的情况下被训练成为了一名间谍，代号“红雀”。她被上级指派潜伏在一位名叫内森尼尔（乔尔·埃哲顿 Joel Edgerton 饰）的美国中情局特工身边，套取他手中掌握的间谍名单。
哪知道原本的逢场作戏竟然让多米尼卡动了真情，她和内森尼尔双双坠入了情网之中，后者也了解到了多米尼卡的悲惨身世，为了帮助爱人复仇，内森尼尔决定成为一名双重间谍，帮助多米尼卡揪出安插在美国军方中的俄罗斯间谍。