Na década de 1960 os até então inimigos mortais Napoleon Solo (Henry Cavill), agente da CIA, e Illya Kuriakin (Armie Hammer), espião da KGB, são obrigados a cooperarem. A grande missão da improvável dupla EUA-Rússia é combater a terrível organização T.H.R.U.S.H., que desenvolve armas nucleares.