Den russiske ballerina Dominika (Jennifer Lawrence) må indstille sin karriere efter en ulykke, og for at kunne forsørge sin mor takker hun ja til et job som spion for den russiske efterretningstjeneste. Her gennemgår hun først en ekstrem hård træningsperiode, hvor hun lærer alt om efterretningsarbejde, forførelse, nærkamp og våbenbrug. Efter nogle barske testmissioner bliver hun sendt på en opgave i Budapest, der involverer en amerikansk CIA-agent (Joel Edgerton). Dominika er som født til dette farlige arbejde, men kan hun nogensinde komme ud af det igen?