Nachdem die ebenso junge wie attraktive Anna Poliatova (Sasha Luss) in Moskau von Pariser Modelagenten entdeckt wird, verlagert sie ihren Lebensmittelpunkt in die französische Hauptstadt, wo sie ins Leben der oberen Zehntausend eintaucht und das glamouröse Leben der Modeszene in vollen Zügen auskostet. Doch Anna ist viel mehr, als sie vorgibt zu sein - ihr Job als Model ist nicht mehr als eine Tarnung. Bereits Jahre zuvor wurde sie nämlich von KGB-Agent Alex Tchenkov (Luke Evans) als Spionin für den sowjetischen Geheimdienst rekrutiert. Seitdem führt sie die Aufträge von Alex‘ Vorgesetzter Olga (Hellen Mirren) erfolgreich aus. Als Anna aber einen skrupellosen Waffenhändler ermordet, kommt ihr Agent Lenny Miller (Cillian Murphy) auf die Spur und zwingt sie, eine weitere geheime Rolle einzunehmen: Anna soll fortan für den US-amerikanischen Geheimdienst arbeiten und gegen den Kopf des KGB vorgehen.