Elly Conway (Bryce Dallas Howard) é uma reclusa autora de uma série de romances de espionagem best-sellers, cuja ideia de felicidade é uma noite em casa com seu computador e seu gato, Alfie. Mas quando as tramas dos livros fictícios de Elly – sobre o agente secreto Argylle (Henry Cavill) e sua missão de desvendar um sindicato global de espionagem – começam a espelhar as ações secretas de uma organização de espionagem da vida real, as noites tranquilas em casa ficaram só na lembrança.

Acompanhada por Aiden (Sam Rockwell), espião alérgico a gatos, Elly (com Alfie em sua mochila) corre pelo mundo para ficar sempre um passo à frente dos assassinos, enquanto a linha entre o mundo fictício de Elly e o mundo real começam a se entrelaçar.