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……

后斯诺登时代，中情局系统被黑客入侵， 多项特工计划可能泄露。与此同时，中情局还发现了杰森·伯恩和好搭档尼基·帕森斯的踪迹。年轻的网络专家海瑟·李自告奋勇追踪伯恩，而伯恩也在寻找着关于自己身世的惊天黑幕。中情局高官杜威是知晓一切幕后秘密的人，他、海瑟·李和伯恩之间的角力让故事充满悬念，不到最后一刻，就无法了解真正的结局。

伊森（汤姆·克鲁斯 Tom Cruise 饰）曾是任职于特殊部门的秘密特工，自从一位名叫茱莉亚（米歇尔·莫娜汉 Michelle Monaghan 饰）的美丽女子出现在他的生命里后，伊森决定金盆洗手，卸甲归田。遗憾的是，好景不长，幸福的生活还没过多久，伊森便接到了徒弟林德赛（凯丽·拉塞尔 Keri Russell 饰）被死对头戴维恩（菲利普·塞默·霍夫曼 Philip Seymour Hoffman 饰）掳走的消息。戴维恩冷酷又凶残，林德赛落入他的手中可谓是凶多吉少。
为了解救林德赛，伊森重操旧业，他组织了一支精干的特工小组，向着目标人物发起了进攻。让伊森没有想到的是，戴维恩的真正目标并不是林德赛，而是茱莉亚，当爱妻落入敌手之时，伊森会做出怎样的反击？

一位医学博士研制出一种威力巨大的新型病毒“金美拉”，为保证运送安全请求中情局提供援助，不料被扮作伊森的前中情局特工肖恩谋害，并窃取了病毒资料。伊森受命找到肖恩并获取相关情报，而在这之前，伊森必须得到女神偷奈雅的帮助，因为奈雅是肖恩的前女友，是接近肖恩的唯一人选。在获取奈雅信任的同时，伊森和奈雅萌生爱意。在制造奈雅被捕的假情报后，肖恩如期将奈雅救出，接到自己住处，不过肖恩已经怀疑奈雅的到来另有图谋。伊森和奈雅终于在赛马场接头并获知了情报内容，而同时肖恩已经察觉奈雅不仅奉命卧底，还与伊森坠入爱河。怀恨在心的肖恩已经猜测出伊森将前去药厂销毁病毒，遂率人争夺，交战之中，奈雅为帮助伊森完成任务，将仅存的病毒注入自己体内，并要求伊森杀死自己，而伊森不忍下手，并承诺将会挽救奈雅。肖恩开始和制药厂老板交易病毒和解药，声称病毒将很快席卷世界，正在此时，伊森赶到，经过激烈搏斗，伊森终于夺回病毒和解药，结果了肖恩，并及时挽救了奈雅的生命。

中情局获得情报，得知他们的特工中出了一个叛徒，准备将中情局布置在东欧的特工名单出卖给外国特工组织。在特工头目吉姆（乔恩•沃伊特 Jon Voight 饰）的策划下，伊森（汤姆•克鲁斯 Tom Cruise 饰）所住的一组特工赶往了他们交易的地点。
岂料，当他们按计划赶到 时，却中了埋伏，一组人中除了伊森和吉姆的妻子克莱尔，其他队员都被杀害。这时，伊森的账户无端端多出了12万美金。伊森成了内鬼的最大的嫌疑犯。
无奈之下，伊森只能凭个人之力独闯龙潭虎穴去找出出卖他们的内奸。他和外国间谍组织的接头人麦克斯取得联系后，答应帮麦克斯偷出中情局的间谍名单以交换中情局内鬼的名字。