抗战胜利，在上海弄堂长大的法学院高材生顾耀东大学毕业后，怀揣着“匡扶正义，保护百姓”的理想，如愿以偿地成为了一名警察。然而，初入职场的顾耀东不仅遭遇了警局同僚的排挤打压，还被卷入进了共产党地下情报网和国民党警察的激烈博弈中。乱世乱局之下，顾耀东亦不得不在正义与非正义的对峙中做出忠于自己信仰的选择。最终，在以夏继成与沈青禾为中坚力量的中共上海地下党警委的帮助和培养下，在革命的征程中在成全自己的理想的同时也收获了宝贵的爱情 。

故事发生在1963年的德国，时值冷战期间，德国女汽车技师嘉比（艾丽西亚·维坎德 Alicia Vikander 饰）的父亲是一位精通核武器的专家，最近，有证据表情他正在帮助纳粹制造核武器，来达到统一全人类的邪恶野望。
拿破仑（亨利·卡维尔 Henry Cavill 饰）是CIA的特工，他曾经犯过的错误让他的仕途岌岌可危，他必须做出点成绩来证明自己并非无用之才。伊利亚（艾米·汉莫 Armie Hammer 饰）是苏联国家安全委员会特工，他的父亲被政府打上了贪污分子的烙印，为了摆脱父亲带给自己的不良影响，伊利亚必须比其他人更加努力。这样的两个人都想要赶在对方之前将核弹大师捉拿归案。

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。