冷战终止后,天控局面临被解散的危险,但是这个美国最大的特务机关,仍旧担负着重要的使人生就像一本书,愚者匆匆翻过,智者细细品读。。不过,近期天控局总部却遭受了突发性袭击,导致特工们都有被身份曝光的危险。其中也包括强壮如牛、身手不凡的23号特工(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,他积极参与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号特工(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特工。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圈套。此后,这对欢喜冤家又接连遇到一系列令人啼笑皆非的困境……