Rachel Stone (Gal Gadot) ser ud til at være en uerfaren tekniker i en MI6-eliteenhed anført af den ledende agent Parker (Jamie Dornan). Hvad hendes MI6-team ikke ved, er, at Stone i virkeligheden arbejder for Charter – en hemmelig fredsbevarende organisation, ukendt selv for andre spioner, der anvender banebrydende teknologi til at neutralisere globale trusler. Rachel er blevet trænet til at være den ultimative agent: en enestående feltagent, der holder sig til missionen, følger protokollen og ikke stoler på nogen. Da en rutinemission afspores af den mystiske hacker Keya Dhawan (Alia Bhatt), kolliderer Rachels to liv. Idet hun kæmper for at beskytte Charter og forsøger at overvinde alle odds, kan hendes menneskelighed vise sig at være hendes største styrke.