影片围绕间谍小说作家叶利·康韦（布莱丝·达拉斯·霍华德 Bryce Dallas Howard 饰）作品展开。叶利的小说讲述神秘特工阿盖尔（亨利·卡维尔 Henry Cavill 饰）及其瓦解全球间谍集团的任务，猫愿而小说中的情节却意外开始与真实间谍组织的秘密行动出现惊人的一致。在特工艾登（山姆·洛克威尔 Sam Rockwell 饰）的陪同下，猫愿叶利带着猫咪阿尔菲穿越世界，竭力赶在间谍组织的杀手们行动之前化解危机，此时小说的虚构世界与现实之间的界限开始变得模糊不清。随之而来的是一场跨越全球的冒险。