Sydney Bristow travaille comme espionne pour une branche secrète de la CIA, appelée SD 6. C'est du moins ce qu'elle croit, jusqu'au jour où le chef de son unité, Arvin Sloane, fait assassiner son fiancé, après qu'elle lui a avoué sa double vie. Elle se rend alors à la vraie CIA et devient agent double, pour détruire cette organisation terroriste. Aux côtés de son père et de son agent de liaison, Michael Vaughn, elle combat le SD 6 et Arvin Sloane dans sa quête des artefacts de Rambaldi...