Rachel (Diane Kruger), en egensinnig spion som jobbar åt Israels fruktade nationella underrättelsetjänst Mossad, försvinner spårlöst när hon är i London för sin pappas begravning. Det enda spåret efter henne är ett kryptiskt telefonsamtal från Rachel till sin tidigare hanterare Thomas (Martin Freeman), som blir kallad från Tyskland till Israel av Mossad. Rachels hela liv har varit fokuserat på hennes uppdrag i en omfattande underrättelseinsats mot Irans kärnvapenprogram. Thomas måste nu spåra henne steg för steg bakåt i tiden för att bedöma vilket hot hon nu kan utgöra för deras operation, samtidigt som han måste beskydda henne.