影片围绕间谍小说作家叶利·康韦（布莱丝·达拉斯·霍华德 饰）的作品展开。叶利的小说讲述神秘特工阿盖尔（亨利·卡维尔 饰）及其瓦解全球间谍集团的任务，而小说中的情节却意外开始与真实间谍组织的秘密行动出现惊人 的一致。在特工艾登（山姆·洛克威尔 饰）的陪同下，叶利带着猫咪阿尔菲穿越世界，竭力赶在间谍组织的杀手们行动之前化解危机，此时小说的虚构世界与现实之间的界限开始变得模糊不清，随之而来的是一场跨越全球的冒险。

改编自艾丽·康威所著的小说，讲述一名谍战小说作家无意中发现自己是世界级特工，恢复记忆和技能后，开始向之前效力的神秘组织发起报复的故事。

破获接手的第一起案件后，伊诺拉·福尔摩斯（米莉·波比·布朗饰）追随著名的哥哥夏洛克（亨利·卡维尔饰）的脚步，开办了自己的侦探事务所。一个身无分文的不幸女孩为她带来了第一单生意：寻找失踪的妹妹。但事实证明，这个案子比想象的要复杂得多，因为诺拉即将踏入一个危险的新世界。