故事發生在第二次世界大戰期間,盟軍反情報特工馬克斯(布拉德·皮特 Brad Pitt 飾)和法國間諜卧底瑪麗安(瑪麗昂·歌迪亞 Marion Cotillard 飾)在軍事戰略要地卡桑布蘭卡相遇,為了完成刺殺德國大使的共同願景,兩人不得不假扮夫妻。
剛開始,個性大相徑庭的馬克思和瑪麗安之間屢屢產生誤會和矛盾,但隨著時間的推移,當他們經歷了一些生死存亡的危急時刻並且互相救助之後,兩人間的假戲慢慢變成了真做,他們相愛了。最終,任務順利完成,有情人終成眷屬,他們結了婚,還有了愛情的結晶。本以為日子就將長此以往的這樣進行下去的馬克斯,在一次偶然中開始懷疑自己的妻子的真實身份是一名納粹間諜。