Situada con el telón de fondo del auge de la Guerra Fría, el filme se centra en el agente de la CIA Napoleon Solo y el agente de la KGB Illya Kuryakin. Obligados a apartar sus diferencias, largamente arraigadas, ambos se unen para formar un equipo que llevará a cabo una misión conjunta para poner fin a una misteriosa organización criminal internacional, que pretende desestabilizar el frágil equilibrio de poder resultante de la proliferación de armas y tecnología nuclear.