Den unge Natasja (Ever Anderson) og hennes lillesøster Jelena (Violet McGraw) vokser opp i en tilsynelatende vanlig familie i Ohio på midten av 1990-årene, imidlertid er adoptiv-foreldrene i realiteten russiske agenter. Den genetisk manipulerte «supersoldaten» Alexej Alanovitsj Sjostakov (David Harbour) og Melina Vostokov (Rachel Weisz), en forsker som arbeider i general Drejkovs (Ray Winstone) prosjekt «Sorte enker», er lykkes i å stjele hemmeligstemplet informasjon fra S.H.I.E.L.D., som russerne oppfatter som fiende.