诚实善良的好人科尔（克里斯·埃文斯 Chris Evans 饰）爱上了神秘莫测的赛迪（安娜·德·阿玛斯 Ana de Armas 饰），他有一个惊人发现：赛迪竟然是一名秘密特工。两人还没来得及进行第二次约会，就踏上了拯救世界的国际冒险之旅。

在华盛顿特区的一个 农贸市场，孤独的萨迪遇到了科尔，一个需要浪漫的小贩。他们度过了一次愉快的整夜约会，最终以性爱告终，科尔回到家，但他给萨迪的短信无人回复。科尔的妹妹怀疑她在“鬼魂”他，但他们的父母说服他去伦敦给萨迪一个惊喜，因为他通过吸入器上的追踪器找到了她，而他不小心把这个追踪器留在了她的包里。

在伦敦，科尔被军火商绑架到巴基斯坦，他们相信他是中央情报局传奇特工“税务员”。在他被昆虫折磨以提取密码之前，他被萨迪救了，萨迪透露自己是税务员。经过开伯尔山口的追逐后，他们逃脱了科尔的抓捕者，他们为勒维克工作，勒维克是一名名誉扫地的法国情报特工，出售一种被盗的名为“阿兹特克”的生物武器，他需要密码。

到达附近的一个小镇后，科尔和萨迪因彼此的谎言而争论不休，并遇见了她的老联系人兼前情人马可。他警告科尔，萨迪更关心任务的成功，而不是她男朋友的生命，并同意带他回家。在勒维克悬赏科尔的人头后，他们的计划被一连串的赏金猎人打断。马可被杀，但赏金猎人却互相残杀。得知勒韦克正在寻找密码后，萨迪决心以科尔为诱饵，夺回阿兹特克人。

萨迪将科尔交给勒维克，勒维克将他的追随者瓦格纳和萨迪、科尔以及装有阿兹特克人的锁着的箱子留在飞机上。当瓦格纳在科尔的手机上发现两人一起躺在床上的照片时，他们的身份暴露了，但科尔带着阿兹特克箱子和受伤的萨迪跳伞到了安全地带。登陆索科特拉岛后，他利用自己的农业知识来治疗她，并在此过程中与她重新建立了联系。他们遭到勒维克手下的伏击，瓦格纳带着箱子逃脱，而科尔和萨迪则被美国海军陆战队救出。

在中央情报局总部，萨迪因失去阿兹特克而被停职，并试图为让科尔陷入危险而道歉，但她对使命的承诺高于一切，这让他感到受伤。他帮助破译了密码，并同意继续伪装成税务员，以出售密码的方式引诱莱维克。

勒维克在一家旋转餐厅与科尔和他自己的阿兹特克买家乌塔米先生会面，并杀死了监视科尔的特工。萨迪到来，恢复了科尔对她的信任，她以 1000 万美元的价格将密码卖给了乌塔米先生。她立即用这笔钱对勒维克悬赏，他们突然被赏金猎人包围了。

枪战爆发，旋转机构受损，餐厅高速旋转。勒维克射杀了乌塔米，科尔将瓦格纳扔进机械装置中杀死了他。萨迪设法让勒维克从窗户坠落身亡，并险些保住了阿兹特克装置。赛迪与科尔的家人见面，两人的关系重新燃起，他们在执行任务期间和任务期间互相抽出时间相处。