哥伦比亚波哥大，一名毒枭向天才罪犯伊利亚·克拉克展示一张闪存盘，里面装有能破解全球任何数字系统的特别程序，结果被变节的克拉克赶在当局突袭豪宅前杀害。混乱中，哥伦比亚国家情报总局特工路易斯·罗哈斯拿了闪存盘。美国中央情报局特工梅森·“梅丝”·布朗奉命从罗哈斯手上买下闪存盘，与恋爱中的男友兼搭档尼克·福勒一起前往巴黎。双方交易的时候，德国联邦情报局特工玛丽·施密特抢走装着钱的包，让交易告吹。梅丝追玛丽追到地铁，同时尼克在小巷里遇到克拉克。 回到美国中央情报局总部，梅丝得知尼克死在小巷里，上司拉里·马克斯希望梅丝不择手段拿回闪存盘。梅丝来到伦敦，请从军情六处退休的特工好友哈迪娅·阿迪耶姆帮忙。罗哈斯将闪存盘交给没有实战经验的国际情报总局心理学家格蕾丝·里维拉。玛丽的上司乔纳斯·米勒要她找回闪存盘，还聊起她父亲如何成为联邦情报局高级特工的。玛丽小时候发现父亲是俄罗斯派来的间谍，亲自举报了他。 梅丝和哈迪娅追着路易斯和格蕾丝来到市场，结果被埋伏在市场的德国联邦情报局特工埋伏，路易斯中枪。临死前，路易斯交给格蕾丝一个手机，只能由她打开，利用可以追踪闪存盘的动态。梅丝和玛丽上前追贼。玛丽带格蕾丝去安全屋，梅丝和哈迪娅提前赶到。哈迪娅说大家都想要闪存盘，最好合作。四个月追踪到大盗在摩洛哥，前往当地抓住他，还消灭敌对势力的雇佣兵。一行人将闪存盘交给马克斯。大家喝酒庆祝的时候，新闻报道多地出现飞机坠毁、供电中断的事件，表明闪存盘已经落入恐怖组织手里。两人回到安全屋，发现马克斯遇害。此时中情局的突击队攻入，大家意识到自己被陷害，成了马克斯遇害、闪存盘被盗事件的替罪羊。 审讯中，盗贼透露闪存盘将在上海的一场黑市拍卖会上拍卖，最近出现的事件就是为了向潜在买家“表演”。一行人嵌入拍卖会场，梅丝惊讶发现尼克还活着，而且是克拉克安插在中情局的奸细。在神秘中国女人的帮助下，尼克逃离拍卖会场，一行人没能阻止他拿走设备。女人自称林蜜生，闪存盘是她所在特工部门用来辨别在场罪犯的诱饵，已经给她在尼克逃跑的时候拿了。她还告诉梅丝，马克斯一直为克拉克卖命。 克拉克的手下发现尼克带回的设备是个诱饵，打了他一顿。在克拉克将米勒、哈迪娅男友艾哈迈德及格蕾丝家人胁为人质的前提下，尼克去找一行人。米勒、艾哈迈德和林蜜生的老父亲被当场处决后，林蜜生同意和克拉克一起走，亲自把闪存盘交给他，保住格蕾丝家人的性命。其他人克服悲伤，发现林蜜生通过眼睛里的相机实时传送位置。她们拿了几把枪，前去营救林蜜生，并开枪打伤尼克，在被捕前摧毁闪存盘。 两个月后，已经晋升为中情局高级人士的尼克杀掉克拉克。回到家中，逃避抓捕的梅丝等人出现。尼克喝了梅丝给他的酒，中了毒，昏了过去，将要在国外的监狱度过余生，为自己的罪行付出代价。分别时，一行人说她们未来肯定会团聚，共同打击所在情报部门的腐败行径。