Berlin, 1963. En pleine guerre froide, Napoleon Solo, l'agent secret le plus efficace de la CIA, se rend à Berlin Est où réside Gaby Teller, la fille d'Ugo Teller, un éminent scientifique spécialisé dans le nucléaire, autrefois au service des nazis. L'homme a disparu et ses découvertes pourraient tomber entre de mauvaises mains. Sa fille semble être la seule capable de retrouver sa trace. C'est également ce que pensent les Russes qui missionnent eux aussi leur meilleur agent, Illya Kuryakin. Les deux espions rivaux vont bientôt devoir s'allier pour combattre une organisation criminelle internationale manifestement responsable de l'enlèvement du professeur.