Un críptico mensaje del pasado lleva a James Bond a una misión clandestina en México D.F. y finalmente a Roma, donde conoce a Lucía Sciarra (Mónica Bellucci), la bellísima aunque prohibida viuda de un perverso criminal. En el extranjero, Bond se infiltra en una reunión secreta y descubre la existencia de una siniestra organización conocida como SPECTRE.

Mientras tanto en Londres, Max Denbigh (Andrew Scott), el nuevo director del Centro Nacional de Seguridad, cuestiona las acciones de Bond y pone en duda la importancia del MI6, dirigido por M (Ralph Fiennes). Bond recluta en secreto a Moneypenny (Naomie Harris) y a Q (Ben Whishaw) para ayudarlo a encontrar a Madeleine Swann (Léa Seydoux), la hija del que fuera su archienemigo el Sr. White (Jesper Christensen), de quien sospechan tiene la pista para desenmarañar la red de SPECTRE. Al ser hija de un asesino, Madeleine entiende a Bond de una manera en la que muy pocos pueden hacerlo.

Al adentrarse en SPECTRE, Bond descubre una espeluznante conexión entre sí mismo y el enemigo al que busca, interpretado por Christoph Waltz.