一个来自过去的加密信息让詹姆斯·邦德开始了一个神秘任务，从墨西哥城到最终的罗马，在那儿他邂逅了美艳的露琪亚·斯琪拉（莫妮卡·贝鲁奇 Monica Bellucci 饰），而她则是一名臭名昭著的意大利黑手党寡妇。邦德潜入到了一个密会中，揭开了一个名叫“幽灵党”的邪恶组织背后的秘密。
然而，远在伦敦的国家安全中心的新任负责人马克思·登彼（安德鲁·斯考特 Andrew Scott 饰）怀疑邦德这次行动的目的，并挑战M（拉尔夫·费恩斯 Ralph Fiennes 饰）掌权的军情六处的地位。邦德暗中召集了钱班霓（奈奥米·哈莉斯 Naomi Harries 饰）和Q博士（本·威肖 Ben Whishaw 饰），协助他寻找他宿敌的女儿——玛德琳·斯旺（蕾雅·赛杜 Léa Seydoux 饰）的下落，玛德琳·斯旺手里握有解开幽灵党秘密的线索。作为一名杀手的女儿，斯旺比绝大多数人更了解邦德。
正当邦德冒险潜入“幽灵党”中心时，他得知自己与他寻找的敌人（克里斯托弗·沃尔兹 Christoph Waltz 饰）之间有着骇人的联系……

数月前军情六处一块记载了潜伏于全世界恐怖组织内部所有特工名单信息的硬盘丢失，而追索硬盘的行动也以失败告终。在此之后，行动主要负责人M（朱迪·丹奇 Judi Dench 饰）被高层解雇，而军情六处也遭到惨烈的袭击，伤亡惨重。为了查到幕后真凶，M召来佯死的传奇特工詹姆士·邦德（丹尼尔·克雷格 Daniel Craig 饰）。经过一轮严苛的特训和测试，邦德重新服役。在伊芙（娜奥米·哈里斯 Naomie Harris 饰）和新搭档Q（本·卫肖 Ben Whishaw 饰）的协助下，邦德追寻着某前CIA特工的踪迹来到繁华大都会上海。
在这一过程中，特工的名单不断泄露，而邦德最新一次的生死冒险也拉开序幕……