De vuelta a casa con su madre Vinn de un viaje a Berlín, Michael Gant, el hijo del director de la Agencia de Inteligencia de Defensa (DIA) Robert Gant, es secuestrado y su equipo de seguridad es eliminado por el atacante, el ex agente de la DIA Sever. El agente del FBI Jeremiah Ecks dejó la agencia después de que su esposa Rayne muriera en un atentado con coche bomba. Su antiguo jefe, Julio Martin, le pide que investigue el caso Gant. Afirma que Rayne sigue viva y que le dará a Ecks la información sobre su paradero, si le ayuda a acabar con Sever. Ecks acepta y descubre que Sever es una niña china huérfana que la DIA adoptó para entrenarla como agente encubierto y asesina «sin miedo, sin conciencia y sin moral». Mientras tanto, Robert Gant ejecuta al único superviviente del equipo de seguridad de su hijo. Luego ordena a sus agentes de élite, dirigidos por A. J. Ross, que persigan a Sever y rescaten a Michael.
Ecks se une a Martin y al agente del CSIS Harry Lee en Vancouver, donde se esconde Sever. Ecks se entera de que Gant robó un arma experimental con el nombre en clave de Softkill, un nanorobot que opera en el sistema circulatorio humano y puede provocar ataques cardíacos a voluntad. Gant había implantado Softkill en Michael para introducirlo de contrabando en los Estados Unidos. Ross y sus hombres rodean a Sever en una plaza comercial, pero ella acaba con las fuerzas de Ross en un largo tiroteo. Sever dispara a Martin, y Ecks persigue a Sever, llegando al clímax de una pelea que se interrumpe cuando Ross comienza a dispararles con una ametralladora M60, dando a Sever la oportunidad de escapar.
Ecks es arrestado por el Departamento de Policía de Vancouver bajo el falso pretexto de que mató a Martin. Mientras es transportado a la cárcel, su convoy es atacado por Sever, que libera a Ecks. Tras una larga persecución en coche, Sever le dice a Ecks que está de su lado y le da la ubicación de su esposa. Ecks se encuentra con Rayne en un acuario y se revela que su «muerte» fue orquestada por Gant. Rayne acabó creyendo que Ecks había muerto mientras él pensaba que ella había desaparecido. Rayne se casó entonces con Gant bajo el nombre de Vinn. Al final, Gant mandó matar a la familia de Sever; al principio se creyó que el secuestro de Michael era una venganza de Sever. Sin embargo, Rayne revela que Michael es en realidad el hijo de Ecks, y el secuestro de Sever fue para su protección.
Ecks, Rayne y Sever van al búnker subterráneo de Sever en un patio de trenes abandonado, donde Rayne se reúne con Michael. Gant y Ross llegan con un ejército de agentes de la DIA fuertemente armados, y se produce una enorme batalla. Ecks y Sever acaban imponiéndose, y Sever mata a Ross en una pelea en el búnker. Gant intenta recuperar el Softkill en el brazo de Michael, pero se sorprende al ver que no está allí. Sever mata a Gant con una bala cargada de Softkill y escapa cuando llega la policía. La película concluye con Ecks y Sever mirando al mar y con Ecks agradeciendo a Sever el haberle reunido con su familia.