Jennifer Lawrence spelar Dominika Egorova som mot sin vilja rekryteras till att bli en ”sparv”, en tränad förförerska i tjänst i den ryska säkerhetstjänsten. Hon tvingas lära sig att använda sin kropp som ett vapen, men måste kämpa för att upprätthålla sin självkänsla under den extremt icke-humana träningsprocessen. Dominika blir en av säkerhetstjänstens mest värdefulla tillgångar och hennes första mål är Nate Nash (Joel Edgerton), en CIA-agent som är ansvarig för USAs kontraspionage mot Ryssland. Det uppstår en oväntad attraktion mellan de två unga agenterna, och som kan komma att hota både deras egna karriärer samt de bägge ländernas säkerhet.