Un jeune ingénieur américain à qui de mystérieux appels téléphoniques promettaient une immense fortune, se retrouve bientôt au cœur d'un complot où il est pris pour cible.
It is 1972. An abandoned Mexican prison sits alone in the dusty Chihuahua desert. KGB mole Nikolai Dzerzhinsky waits for his contact from the Washington Post. Dzerzhinsky holds explosive evidence against the CIA; information he will trade for asylum in the United States. Special Agent Robert Harper must obtain this evidence and kill Dzerzhinsky or risk the end of his CIA career. As the two men hunt each other, they discover that the sins from their past destined them for this deadly confrontation.
Vincent, un ancien étudiant de Sciences Po, marginal et délinquant, est bagagiste dans un aéroport. Avec son collègue, il a l'habitude de fouiller les valises. C'est alors qu'il se trouve embarqué dans une affaire d'espionnage. Des agents de la DST lui proposent de séduire Claire afin de surveiller les agissements de son mari, un homme d'affaires.
Ahn Soo-ji est une agente secrète possédant six ans d'expérience qui ne peut pas révéler sa carrière à son petit ami, Lee Jae-joon et se fait passer pour une hôtesse de l'air. Mais Lee Jae-joon ne supporte plus ses absences et ses mensonges incessants et finit par laisser un message sur son répondeur en lui expliquant qu'il veut rompre et qu'il quitte le pays pour étudier en Russie.
Ed Hoffman, chef de la division Moyen-Orient de la CIA et Roger Ferris, un ancien journaliste de guerre devenu agent, traquent l'un des leaders d'Al-Qaïda, Al-Saleem. Alors que ce dernier est en Jordanie en pleine préparation d'attentats contre les États-Unis, Hoffman dicte ses ordres depuis sa villa de banlieue américaine. Pour débusquer le chef terroriste ils décident de faire croire à l'expansion de leur propre organisation djihadiste, dans l'espoir d'un contact téléphonique, dans un monde où les terroristes ont appris à se passer des moyens de communications modernes. Pour arriver à ses fins, Ferris doit s'associer au chef des services secrets jordaniens, Hani Salaam, et composer avec les directives plus ou moins claires données par son supérieur Ed Hoffman.
Un groupe terroriste est identifié à Damas par les agents de la DGSE. Alex, (Gérard Lanvin) chef d'équipe à la DGSE recrute Diane, étudiante en langues orientales et copine de son fils comme nouvel agent. Elle suit un entraînement pour se fondre dans la foule et obtenir des renseignements.
Samir Horn est un ancien béret vert musulman qui vend des explosifs. Après avoir été arrêté et emprisonné au Yémen, il devient alors ami avec Omar, un intégriste musulman, et le suit lors d'une évasion orchestrée par le mouvement terroriste islamiste auquel appartient Omar.
Osbourne Cox, analyste à la CIA, est poussé à la démission en raison des problèmes professionnels que cause son alcoolisme chronique. Quand il se résout à expliquer la situation à sa femme Katie, qui s'inquiète des conséquences financières de ce désœuvrement inattendu, il explique qu'il profitera de ce temps libre pour écrire ses mémoires concernant son ancien travail. Katie, qui entretient en outre une liaison discrète avec Harry Pfarrer, décide de préparer son divorce ; comme son avocat lui conseille de monter un dossier solide, elle copie sur disque compact les relevés financiers et les ébauches de texte d'Osbourne.
Maxwell Smart (Steve Carell) travaille comme analyste dans une agence de renseignement ultrasecrète, CONTROL. Rêvant de travailler comme agent de terrain, il voit sa candidature refusée, sous prétexte qu'il fournit un travail administratif trop efficace. Mais lorsque le quartier général de son agence est attaqué, son supérieur n'a d'autre choix que de le promouvoir en lui assignant comme partenaire la charmante mais redoutable Agent 99 (Anne Hathaway). Ensemble, ils vont devoir contrecarrer les projets de l'organisation terroriste KAOS dont le leader, Siegfried (Terence Stamp), prévoit un attentat nucléaire contre les États-Unis.
Dans cette autre histoire parallèle à celle de Max la Menace, Bruce et Lloyd, les deux experts en gadgets électroniques de l'agence CONTROL, ont mis au point une cape d'invisibilité qu'ils viennent d'améliorer. Mais lors d'une fête organisée dans les locaux de l'agence, leur invention est volée et ils découvrent qu'il s'agit de la jeune femme, Isabella, dont Lloyd est tombé sous son charme, qui se révèle être un agent du Maraguay, pays d'Amérique du Sud, dont El Presidente, dirige le pays d'une main de fer. Les deux hommes doivent le retrouver de leur propre chef, car les seuls agents non compromis, les agents 99 et 86 (Maxwell Smart), sont en mission en Russie… mais ils n'ont aucune expérience d'agent sur le terrain. De plus, la CIA convoite également cette cape d'invisibilité.
Après avoir arrêté M. White dans sa villa, James Bond le met dans le coffre de sa DBS mais est poursuivi par les hommes de ce dernier sur les rives du Lac de Garde. Il arrive tout de même à les semer après une course-poursuite dangereuse, qui a lourdement endommagé sa voiture, et à rejoindre une antenne secrète du MI6 dans le vieux centre de Sienne.
Sous l'occupation japonaise qui occupe la Corée, l'espion légendaire coréen Crazy Lee est chargé de récupérer le Bouddha d'or qui a été dérobé et de déjouer les complots qui se trament dans l'ombre mais sa mission se voue à l'échec, perdant la précieuse statue et sa partenaire Mireille ...
Novembre 2000, Eric O'Neill est un jeune employé du FBI chargé de photographier des suspects. Un jour, l'agent Kate Burroughs le charge de travailler sous les ordres de Robert Hanssen, qui a près de vingt-cinq ans d'ancienneté dans l'agence. Soupçonné d'être un déviant sexuel, Hanssen est détaché de son poste au Département d'État pour celui d'une nouvelle division spécialisée dans l'assurance information, où il y sera à la tête. O'Neill est chargé de trouver des preuves.
Un attentat kamikaze visant le chef de la police a lieu au Caire. La cible, Abassi Fawal, réchappe de l’explosion mais un correspondant de la CIA qui venait le rencontrer meurt de ses blessures. Aussitôt une responsable de l’agence déclenche le plan « rendition ». Un ingénieur chimiste égyptien vivant en Amérique, soupçonné d’avoir apporté un soutien technique à la cellule terroriste, est enlevé en plein aéroport à son retour d’une conférence en Afrique du Sud. Il est interrogé hors de toute procédure légale, puis envoyé en Égypte où il est livré à Fawal.