冷战结束后,天控局面对被解散的危险,但是这个美国最大的特务机关,依旧担当侧重要的使命。不过,近期天控局总部却遭受了突发性袭击,导致间谍们都有被身份曝光的危险。其中也包含强健如牛、身手不凡的23号间谍(道恩?强森 Dwayne Johnson 饰)。总部经过研究发现,袭击事件是一个叫盖不达集团的,为了迎敌,总部对分析家麦克斯韦(史蒂夫?卡瑞尔 Steve Carell 饰)委以重任,后者终于等到了一展身手的机会。于是,他积极介入了对付盖不达的行动,不过之前的两次演习都被他搞砸了。唯一的收获是,他跟99号间谍(安妮?海瑟薇 Anne Hathaway 饰)结成了搭档,后者是唯一不怕身份曝光的间谍。他们在飞机上遇到了一个疑似的恐怖分子,但是当他们出手时,却意外陷入了对方的骗局。此后,这对欢乐冤家又接连遇到一系列令人啼笑皆非的困境……展开