簡単なあらすじ
1) CIAエージェントのナポレオン・ソロ(ヘンリー・カヴィル)は、KGBのイリヤ・クリヤキン(アーミー・ハマー)とともに、反目し合いつつも共同で、ある作戦に参加させられる。
2) その作戦とは、核兵器開発を行っているというアレキサンダー(ルカ・カルヴァーニ)、ヴィクトリア・ヴィンシゲーラ(エリザベス・デビッキ)夫妻の計画をとめるというものだった。
3) ソロ、クリヤキンたちは、父親・ウドが失踪し、核兵器開発をさせられているという情報から、娘のゲイビー・テラー(アリシア・ヴィキャンデル)とともに、ローマへ向かう。そこで、ヴィンシゲーラ夫妻に近づき、兵器が開発されている場所を特定する。
4) ヴィンシゲーラ夫妻が兵器や研究データを持って逃亡しようとするが、ソロ、クリヤキン、そしてMI6のウェイヴァリー(ヒュー・グラント)は協力して阻止し、世界の危機は救われるのだった。彼らは、コードネーム「U.N.C.L.E .」で、新たな指令を命じられるのだった。
起：ソロとクリヤキン
アメリカのCIAエージェント ナポレオン・ソロ(ヘンリー・カヴィル)は、第2次世界大戦で犯罪を繰り返していたが、そのスキルを見出され、CIAにエージェントとして迎え入れられたという経歴の持ち主だった。
1963年、ベルリンでソロは、ゲイビー・テラー(アリシア・ヴィキャンデル)に会い、ゲイビーの父親でドイツ人科学者のウドが失踪し、核兵器開発を強いられていることを知る。ソロは、ロシアのKGB イリヤ・クリヤキン(アーミー・ハマー)と戦うことになるが、ゲイビーとともにベルリンの壁を越えて逃げることに成功する。
ソロは、CIAのサンダース(ジャレッド・ハリス)に会い、ゲイビーの叔父・ルーディーは、ナチス支持者であるアレキサンダー(ルカ・カルヴァーニ)、ヴィクトリア・ヴィンシゲーラ(エリザベス・デビッキ)夫妻が所有する造船会社に勤めていることを報告する。ヴィクトリアは、ゲイビーの父親に核兵器開発を行わせ、核兵器とその技術拡散を行おうとしていたのだった。
承：ローマへ
世界的な脅威となりうるヴィクトリアの計画を阻止すべく、CIAとKGBは不承不承ながら手を組み、ソロとゲイビーは、パートナーとなって協力することとなった。クリヤキンは、ゲイビーのフィアンセの振りをし、ソロは古物商の振りをしてローマへ向かった。
あくまでも潜入捜査であるので、スパイであると発覚してはならなかった。クリヤキンは、強盗に襲われ、父親の形見である腕時計を奪われても、反撃することはできなかった。
ソロは、後にMI6の諜報員であると判明するウェイヴァリー(ヒュー・グラント)から招待状を盗み、ヴィクトリアが主催するパーティーに参加し、ヴィクトリアに近づく。クリヤキンもまた、パーティーに出席し、そこでゲイビーの父親を特殊なカメラで写し、被爆している証拠を掴んで核兵器を製造している確証を得る。
ソロとクリヤキンは、反目し合いながらも協力して輸送作業場に侵入し、そこにウランが残存していることを見つける。警報機が作動し、2人は慌てて逃げ出す。ボートで逃げ、水中に飛び込んだソロは、敵にボートを沈められ、溺れかけるクリヤキン救出し、難を逃れる。
警報が鳴り、ヴィクトリアはソロのホテルの部屋に電話をかけるが、応答がなかった。さらに、ルーディーはゲイビーに電話をかけ、クリヤキンを出して欲しいというが、ゲイビーは、「彼は眠っている」と言う。ヴィクトリアたちは、ホテルのフロント前でソロとクリヤキンを見つけようとするが、彼らに見つからず、自室に戻ることができた。
転：ウドの居場所
翌日、ソロはヴィクトリアに薬を盛られて眠ってしまい、捕らえられる。ナチスの科学者だったルーディは、電気椅子でソロを拷問にかけようとするが、ソロをクリヤキンは救出する。ルーディは、要塞と化した島に核兵器があり、弾頭はすでに完成していると明かす。
一方、ゲイビーはルーディに「何を企んでいるか知っている」と言い、ゲイビーは父のいる島に連れてこられていた。父親と再会し、ゲイビーは彼の頬を叩き、「もうやめて」と言う。
ヴィクトリアは「ゲイビーを殺されたくなければ、研究データの入ったディスクを渡しなさい」と指示するのだった。ディスクを受け取ると、ヴィクトリアはゲイビーの父親を撃つ。
結：世界の危機
ソロ、クリヤキンは、ルーディの情報をもとに、島に向かっていた。MI6のウェイヴァリーの手助けを受けつつ、彼らは島に侵入する。
アレクサンダーは、ゲイビーを連れて核弾頭を持って逃亡を図ろうとしていたが、クリヤキンに阻まれ、殺害された。ゲイビーは、「別の爆弾がある」とクリヤキンに伝える。ヴィクトリアが、その兵器を持って逃亡していたのだった。
ソロは、無線でヴィクトリアに連絡をとり、ウェイヴァリーが彼女の居場所を特定する。彼女を殺害し、武器の破壊を終え、ゲイビーの父親の研究データも回収した。
クリヤキンはホテルも戻り、ソロを殺害してディスクを盗もうとするが、考えなおす。ソロは、クリヤキンの父親の形見である腕時計を、取り返してくれていたのだった。2人は、両国で競うように核兵器開発が行われないよう、ディスクを破壊する。
彼らは、ゲイビーとウェイヴァリーに再会する。ソロ、クリヤキン、ウェイヴァリーの3者は、新たな国際組織として、次なるミッションを命じられた。彼らの新たなコードネームは、「U.N.C.L.E .」だった。
