러시아 볼쇼이 발레단의 아름답고 재능이 뛰어난 무용수 도미니카 예고로바(제니퍼 로렌스)는 공연 도중 갑작스러운 부상을 당해 더이상 무대에 오를 수 없게 된다. 자신의 앞가림도 힘겨운 상황에서 병든 홀어머니까지 책임져야 하는 그녀는 러시아 정보국 부국장인 반야 삼촌(마티야 소에나에츠)의 거부할 수 없는 제안을 받아들인다. 탁월한 신체적 조건을 가진 젊은이들에게 심리 조작술을 가르쳐 스파이로 양성하는 ‘스패로 학교’에 들어간 도미니카는, 한계를 뛰어넘는 훈련 과정을 통해 치명적인 스파이로 새롭게 태어난다. 첫 번째 임무로 정보국 내부에 숨어있는 이중 첩자를 알아내야 하는 도미니카는, CIA 요원 네이트(조엘 에저튼)에게 접근한다. 도미니카를 의심하면서도 치명적인 유혹에 빠져든 네이트는, 그녀에게 은밀한 제안을 건네는데…