Satt i tiden da den kalde krigen var på sitt verste blir CIA-agenten Napoleon Solo (Henry Cavill) og KGB-agenten Illya Kuryakin (Armie Hammer) tvunget til å samarbeide for å stoppe en internasjonal kriminell organisasjon som jobber med spredning av atomvåpen.

En veloppdragen far forvandles til en drapsmaskin etter at hans familie har blitt revet vekk fra hverandre gjennom voldelige handlinger.