„Atomic Blonde: Agenta sub acoperire” o aduce pe Charlize Theron într-o misiune explozivă . Cea mai letală asasină MI6 este trimisă în Berlin să rezolve un caz de siguranţă naţională în timp ce revoluţia sufocă străzile germane, iar trădarea este la ordinea zilei.
Este anul 1989 iar Zidul Berlinului este pe cale să se dărâme și o nouă realiniere a puterilor să se instaureze. În viața de spion de zi cu zi este greu să știi în cine să ai încredere, este imposibil să știi în această ceață a celui mai rece oraș. Lorraine Broughton (Charlize Theron), un agent secret seducător care lucrează pentru MI6 a fost trimisă în Germania pentru a anihila o organizație criminală care, din motive necunoscute, a omorât un agent al Aliaților sub acoperire.
Fiind ținta eliminării la doar câteva minute după ce a ajuns, Broughton supraviețuiește și este obligată să coopereze cu David Percival (James McAvoy), comandantul din Berlin. Cei care îi urmăresc cu mare interes pe cei doi sunt: anchetatorul MI6 Eric Gray (Jones) și agentul CIA de rang înalt, Emmet Kurzfeld (Goodman), care a fost trimis din SUA pentru a urmări misiunea lui Broughton. De asemenea, Broughton este urmărită de un agent secret francez, Delphine Lasalle (Boutella), care manifestă un interes crescut față de ea, interes care se transformă într-o legătură amoroasă înflăcărată.
Toți acești agenți secreți, și alții, încearcă să elimine o amenințare care pune în pericol toată operațiunea serviciului secret din Vest: o listă a tuturor informațiilor despre identitățile acestora și detalii private a tuturor agenților care lucrează în Berlin—una întocmită de un ofițer de informații german Stasi. Bărbatul despre care se crede că ar fi în posesia acestei liste are numele de cod Spyglass (Marsan). În timp ce relația rol rămâne instabilă, Broughton și Percival sunt determinați să îl interogheze pe Spyglass și să obțină prețiosul dosar…dacă îl pot găsi pe el sau dosarul acestuia.
În apropierea prăbușirii Zidului, tensiunea nu se mai poate stăpâni. Timpul se scurge, iar Broughton dezvăluie cele mai bune abilități ale sale pentru a trece peste orice obstacol, înfrunta orice adversar și răzbuna orice trădare—atât profesională cât și personală.