影片根据故事《高文爵士与绿衣骑士》改编。
亚瑟王在自己的宫廷里举行宴会时，一位绿衣骑士前来向圆桌骑士挑战：有谁敢当场砍下他的头，并让他一年后回敬一斧。高文接受挑战，砍下了绿衣骑士的头。那具依然活着的躯体捡起头颅，回到绿色的教堂。一年以后，高文践约去寻找绿衣骑士……

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。

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。

效力于某知名搜索引擎公司的程序员加利·史密斯（多姆纳尔·格利森 Domhnall Gleeson 饰）幸运地抽中老板纳森（奥斯卡•伊萨克 Oscar Isaac 饰）所开出的大奖，他将受邀前往位于深山的别墅中和老板共度假期。在与世隔绝的别墅中，纳森亲切地接待了这位员工。 事实上他邀请加利到来还有另一个目的，那就是协助他完成其所开发的智能机器人的测试。天才一般的纳森研制了具有独立思考能力的智能机器人伊娃（艾丽西亚·维坎德 Alicia Vikander 饰），为了确认她是否具有独立思考的能力，他希望加利能为伊娃进行著名的“图灵测试”。似乎从第一眼开始，加利便为这台有着宛如人类般姣好容颜的机器人所吸引。
在随后的交流中，他所面对的似乎不是冷冰冰的机器，而更像是一个被无辜囚禁起来的可怜少女……