コードネーム U.N.C.L.E.
東西冷戦の最中の1960年代中盤。アメリカ合衆国の中央情報局(CIA)とソビエト連邦のソ連国家保安委員会(KGB)は、核兵器拡散をたくらむ謎多き国際犯罪組織の存在に気付き、この組織を制圧するために、長年の政治的対立を超えて手を組むことになった。
直前まで東ベルリンから亡命する東ドイツ人エンジニアのギャビー・テラー(アリシア・ヴィキャンデル)の脱出劇を巡り対峙していた、CIAエージェントのナポレオン・ソロ(ヘンリー・カヴィル)とKGBエージェントのイリヤ・クリヤキン(アーミー・ハマー)が抜擢される。
それぞれのトップの諜報員であるものの、思考や方法論も異なる2人は、組織につながる手掛かりである行方をくらました、第二次世界大戦当時のドイツの核兵器科学者のウド・テラー博士(クリスチャン・ベルケル)の娘であるギャビーとともに、アレグザンダー(ルカ・カルヴァーニ)とヴィクトリア(エリザベス・デビッキ)夫婦率いるイタリアの大企業「ヴィンチグエラ」が行おうとしていた核兵器の大量生産を阻止すべく、クリヤキンは「『ベルリンの壁』の改良工事のための建築技術を学ぶソ連の建築家」というカバーの上でギャビーは偽装婚約し、西ベルリンでパコ・ラバンヌをはじめとした「資本主義的」な衣服を揃えた上でローマに向かい、またナポレオンも「美術品収集家の『ジャック・デブニー』」という偽名とカバーを使いローマのホテルにチェックインする。