哥倫比亞波哥大，一名毒梟向天才罪犯伊利亞·克拉克展示一張閃存盤，裡面裝有能破解全球任何數字系統的特別程序，結果被變節的克拉克趕在當局突襲豪宅前殺害。混亂中，哥倫比亞國家情報總局特工路易斯·羅哈斯拿了閃存盤。美國中央情報局特工梅森·“梅絲”·布朗奉命從羅哈斯手上買下閃存盤，與戀愛中的男友兼搭檔尼克·福勒一起前往巴黎。雙方交易的時候，德國聯邦情報局特工瑪麗·施密特搶走裝著錢的包，讓交易告吹。梅絲追瑪麗追到地鐵，同時尼克在小巷裡遇到克拉克。 回到美國中央情報局總部，梅絲得知尼克死在小巷裡，上司拉里·馬克斯希望梅絲不擇手段拿回閃存盤。梅絲來到倫敦，請從軍情六處退休的特工好友哈迪婭·阿迪耶姆幫忙。羅哈斯將閃存盤交給沒有實戰經驗的國際情報總局心理學家格蕾絲·里維拉。瑪麗的上司喬納斯·米勒要她找回閃存盤，還聊起她父親如何成為聯邦情報局高級特工的。瑪麗小時候發現父親是俄羅斯派來的間諜，親自舉報了他。 梅絲和哈迪婭追著路易斯和格蕾絲來到市場，結果被埋伏在市場的德國聯邦情報局特工埋伏，路易斯中槍。臨死前，路易斯交給格蕾絲一個手機，只能由她打開，利用可以追蹤閃存盤的動態。梅絲和瑪麗上前追賊。瑪麗帶格蕾絲去安全屋，梅絲和哈迪婭提前趕到。哈迪婭說大家都想要閃存盤，最好合作。四個月追蹤到大盜在摩洛哥，前往當地抓住他，還消滅敵對勢力的僱傭兵。一行人將閃存盤交給馬克斯。大家喝酒慶祝的時候，新聞報道多地出現飛機墜毀、供電中斷的事件，表明閃存盤已經落入恐怖組織手裡。兩人回到安全屋，發現馬克斯遇害。此時中情局的突擊隊攻入，大家意識到自己被陷害，成了馬克斯遇害、閃存盤被盜事件的替罪羊。 審訊中，盜賊透露閃存盤將在上海的一場黑市拍賣會上拍賣，最近出現的事件就是為了向潛在買家“表演”。一行人嵌入拍賣會場，梅絲驚訝發現尼克還活著，而且是克拉克安插在中情局的奸細。在神秘中國女人的幫助下，尼克逃離拍賣會場，一行人沒能阻止他拿走設備。女人自稱林蜜生，閃存盤是她所在特工部門用來辨別在場罪犯的誘餌，已經給她在尼克逃跑的時候拿了。她還告訴梅絲，馬克斯一直為克拉克賣命。 克拉克的手下發現尼克帶回的設備是個誘餌，打了他一頓。在克拉克將米勒、哈迪婭男友艾哈邁德及格蕾絲家人脅為人質的前提下，尼克去找一行人。米勒、艾哈邁德和林蜜生的老父親被當場處決後，林蜜生同意和克拉克一起走，親自把閃存盤交給他，保住格蕾絲家人的性命。其他人克服悲傷，發現林蜜生通過眼睛裡的相機實時傳送位置。她們拿了幾把槍，前去營救林蜜生，並開槍打傷尼克，在被捕前摧毀閃存盤。 兩個月後，已經晉升為中情局高級人士的尼克殺掉克拉克。回到家中，逃避抓捕的梅絲等人出現。尼克喝了梅絲給他的酒，中了毒，昏了過去，將要在國外的監獄度過餘生，為自己的罪行付出代價。分別時，一行人說她們未來肯定會團聚，共同打擊所在情報部門的腐敗行徑。