军情六处代号“007”特工詹姆斯·邦德收到M夫人离世前寄来的邮件，独自追查神秘杀手马可·席亚拉。邦德在墨西哥城亡灵节当天跟踪席亚拉时，发现他企图在夜晚时的体育场布置炸弹袭击。邦德于是和他们进行交火，却不慎将整栋楼炸毁。后全力追捕席亚拉，也在他搭直升机逃跑时追上他，拿走他手上佩戴的一个刻有章鱼符号的戒指后将他踢出直升机坠亡。任务虽然完成，但邦德也因为在墨西哥引发骚乱，被新官上任的“M”葛瑞斯·马洛里停职，并从他口中得知近期的军情五处和军情六处合并，引发他与联合情报部门主管“C”麦克斯·登比的权力斗争；还了解到C创建“九眼计划”（Nine Eyes）：全球监控的安全协议；此协议如被C得手，他不但有权自由查看全球情报，甚至还会永远废除“00”系特工部门。

邦德来到罗马参加席亚拉的葬礼，短暂面会席亚拉的遗孀露西亚，在她即将被刺杀一刻救下她。露西亚解释她的丈夫是一个神秘犯罪组织的一员，邦德联络本地美国大使馆将露西亚安顿好后，潜入组织在卡登萨宫殿里的会议，了解到他们就是世界各地近期发生的各个恐怖袭击的元凶。当在场所有成员一致同意除掉代号为“苍白王”的成员时，组织的幕后首领走进来，一眼识破在场的邦德；邦德注意到他的身份为将自己养大的义父之独子法兰兹·奥柏豪瑟。邦德转身开车逃跑时，刚好遭到组织刺客辛克斯的追捕，最后开车穿越整个罗马、将车开水里才将他甩掉。邦德将信息报告给曼妮佩妮时，她汇报说苍白王身为失踪多年的怀特先生（英语：Mr. White (James Bond)），前量子组织的干部。邦德也叫曼妮佩妮追查奥柏豪瑟，其原本早在在多年前就陪义父死于一场雪崩。

邦德来到奥地利湖边小屋中找到怀特先生，发现他因为铊中毒而时日不长，怀特在临终之际叫邦德去找到并守护他的女儿玛德琳·斯旺，说她会帮他去找到“美国人”（L'Américain），将遗愿交代完后就举枪自尽。邦德来到玛德琳在阿尔卑斯山脉中所工作的私人诊所，和她谈过后却发现她根本不想参与其中。而辛克斯带队劫走玛德琳，迫使邦德只能开飞机阻止他们并救回玛德琳。当两人和Q会面后，Q分析席亚拉的戒指发现，上面的DNA不仅联通奥柏豪瑟，甚至还包含所有邦德历年来对付过的敌人：洗钱人希弗斯、环保恐怖分子多米尼克·格林、杀手帕崔斯、包括杀死M夫人的洛乌·席尔瓦。玛德琳随后说组织全名为“幽灵党”（SPECTRE），而美国人也只是丹吉尔的一家酒店名称。

邦德和玛德琳来到酒店入住时找到怀特先生的秘密房间，定位找到组织位于沙漠的行动基地位置。当两人坐火车穿越沙漠前往时，辛克斯再度出现与邦德大打出手。在玛德琳的出手相救下，邦德利用绳子和重物将他从火车上扯出去，而两人也刚好爱上双方。第二天，两人到达沙漠陨石坑改造而成的基地后会面奥柏豪瑟本人，而他表示组织安排的一系列恐怖袭击，是为了让各国认可并实施C所安排的九眼计划，得以让组织得到数不尽的情报局机密调阅权利。之后，奥柏豪瑟开始折磨邦德，并开始诉说自己起因于邦德被自己父亲汉斯所领养；当他发现邦德霸占地位，基于妒忌而暗杀父亲后伪造自己的死，从此利用假名“恩斯特·史塔罗·布洛菲”而组建幽灵党来秘密和邦德抗衡。玛德琳实在看不下去而解救邦德，邦德利用手表炸弹炸毁整座基地后和玛德琳一起逃出生天。

由于各地恐怖袭击发生次数超量，九国一致同意正式启动九眼计划；马洛里、泰纳、Q和曼妮佩妮会见回到伦敦的邦德和玛德琳，了解真相后决定孤军奋战。玛德琳决定和邦德告别后离去。马洛里和邦德打算一起去逮捕C时却被C的人伏击，马洛里暗中脱逃，邦德一人被带到当初被严重炸毁而即将被爆破拆卸的SIS大楼，跟随指示箭头后再次重逢逃过一劫且刮伤一只眼的布洛菲。布洛菲告知邦德说玛德琳被囚禁在大楼的某处，之后启动爆破大楼的炸弹计时器，给他限时三分钟来找出她、或是在爆炸前逃跑。邦德狂奔至顶楼找到玛德琳，和她一起搭快艇通过地下水道逃至泰晤士河上。马洛里一行人来到联合情报大楼中关闭九眼计划，被抓到现行的C在不服气下企图反抗，却不慎从高处坠落而摔死。

SIS大楼正式爆破坍塌，得意洋洋的布洛菲搭直升机离开，在快艇上的邦德靠几枪就成功将直升机击毁。直升机迫降在西敏桥上，布洛菲爬出残骸后被邦德用枪指着，但邦德看在玛德琳的份上选择不杀他，扔掉枪后转身去跟玛德琳团聚，而马洛里则是直接将布洛菲收押。之后，邦德在离开前还是从Q手中拿回已经修复完成的阿斯顿马丁DB5，伴随着玛德琳一起驾车离去。