该影片讲述了由于人类的过度开采，导致资源枯竭，地球环境恶化，人类移居太空，主角裴鸿萧受命带领队友在净化地球过程中与地球上危险的变异生物斗智斗勇，独自背负重任，突破重重险恶困境，以及秘密执行寻找转化空间站水污染芯片任务的故事。
故事发生在第二次世界大战期间，盟军反情报特工马克斯（布拉德·皮特BradPitt饰）和法国间谍卧底玛丽安（玛丽昂·歌迪亚MarionCotillard饰）在军事战略要地卡桑布兰卡相遇，为了完成刺杀德国大使的共同愿景，两人不得不假扮夫妻。刚开始，个性大相径庭的马克思和玛丽安之间屡屡产生误会和矛盾，但随着时间的推移，当他们经历了一些生死存亡的危急时刻并且互相救助之后，两人间的假戏慢慢变成了真做，他们相爱了。最终，任务顺利完成，有情人终成眷属，他们结了婚，还有了爱情的结晶。本以为日子就将长此以往的这样进行下去的马克斯，在一次偶然中开始怀疑自己的妻子的真实身份是一名纳粹间谍。
