En pleine guerre froide, l'ex roi du marché noir Harry Palmer est enrôlé comme espion malgré lui. S'avérant doué, il se lance alors dans une dangereuse mission d'infiltration à Berlin.

Harry et Jean, qui sont sur la piste du scientifique nucléaire Dawson, sont poursuivis. L'un des anciens collègues de Dawson est arrêté et apporte de nouvelles informations. Dawson suivait secrètement une thérapie avec le psychiatre Radley.

Harry et Jean arrivent à Beyrouth à la poursuite de Randall, qui retient le professeur Dawson. Pendant ce temps, Dalby a un rendez-vous secret avec Stok, un colonel russe.

Soupçonnant une implication américaine dans l'enlèvement de Dawson, Dalby défie le général Cathcart. Harry et Jean se rendent sur l'atoll du Pacifique où la bombe à neutrons doit être testée.

Harry est remis à l'armée chinoise où il est soumis à un régime ahurissant de torture mentale. L'amour de Dalby pour le docteur Lavotchkin altère son jugement.

Harry est tourmenté par ce qui a été implanté dans son esprit quand sa mission atteint son paroxysme meurtrier et que la stabilité du monde libre est en jeu.