Uma mensagem enigmática do passado, leva James Bond numa missão independente à Cidade do México, passando por Roma, onde conhece Lucia Sciarra (Monica Bellucci), a bela e proibida viúva de um criminoso infame. Bond infiltra-se numa reunião secreta e descobre a existência de uma sinistra organização conhecida como SPECTRE.
Entretanto, em Londres, Max Denbigh (Andrew Scott), o novo chefe do Centro para a Segurança Nacional, questiona as ações de Bond e a relevância do MI6, liderado por M (Ralph Fiennes). Bond pede secretamente a Moneypenny (Naomie Harris) e a Q (Ben Whishaw) para o ajudarem a procurar Madeleine Swann (Léa Seydoux), filha do seu velho inimigo Mr. White (Jesper Christensen), que pode ser a pista para desmantelar a teia de SPECTRE. Como filha de um assassino, Swann entende Bond de uma forma que mais ninguém consegue.
Quando Bond se aventura até ao coração da SPECTRE, descobre uma terrível ligação entre ele próprio e o inimigo que procura, interpretado por Christoph Waltz.