Bond和搭檔，壹黑人女性伊芙在伊斯坦堡追蹤壹名罪犯，此人攻擊了MI6探員並拿走了存有秘密探員資料的硬盤。Bond壹直緊追罪犯並最終追到壹列火車頂部開始打鬥，追蹤過程中Bond右肩膀身中壹槍。Bond的搭檔伊芙也驅車壹同追蹤並趕在高點舉槍瞄準，但因Bond與罪犯打鬥激烈，無法準確瞄準。就在兩人快要離開伊芙狙擊射程的緊要關頭，Bond上司M夫人考慮到硬盤事關重大，在伊芙不能鎖定目標的前提下下達了“give the bloody shoot"的命令，然而此槍卻誤射到Bond身上，Bond從火車頂上掉落後跌入鐵道橋下水中，後被壹女子救起。
此次任務失敗，眾人以為Bond已死，罪犯利用遺失的硬盤知道了探員資料，並侵入MI6總部，攻擊了MI6電腦系統並炸毀總部大樓。此時本已不願露面的Bond看到了新聞報道，決定回到MI6，並在晚上潛入M夫人家中與其見面。
在M夫人的助理引導下，Bond來到MI6新總部，壹棟類似教堂的石壁建築裏。為重回工作，Bond接受各項測試，並自己從右肩傷口中取出碎彈片（此傷口為先前罪犯射擊所致）。分析這些彈片後發現此為某種特殊彈頭，並鎖定了3個犯罪嫌疑人。Bond認出其中壹人，透過CIA情報，發現此人將去上海。
於是Bond追蹤到上海並尾隨罪犯進入壹棟高樓，發現此人是來射擊對面樓壹目標任務的。在罪犯剛將對面人射殺時候Bond與其發生肉搏，在Bond還未問出幕後主使是誰時罪犯便失手從高樓跌落。在對面樓被射殺現場，壹神秘女子（賽菲茵）看到了Bond且並不驚慌，Bond斷定此女子與幕後主使有關並壹路追蹤來到賭場，果然與此女子相遇。在此期間，由於M夫人收到警告信息，信息上說每周將公布5名臥底探員資料並將他們殺害，並且此遊戲每周都會持續，而幾天後3名探員已死，意識到失態嚴重，伊芙也被派到上海協助Bond。
在賭場，Bond發現神秘女子賽菲因手腕上的“九”字刺青，斷定該女子被拋棄帶有怨恨，並答應幫該女子殺死她想殺的男人，讓此女子帶他去見她想殺的男人。其後Bond與賽菲因發生壹段曖昧。
在此女子帶領下，Bond來到壹座廢棄小島，上島前Bond打開了無線電追蹤器。上島後見到這位幕後主使（洛烏西法），幕後主使將Bond和賽菲因捆綁並向Bond展示了他從硬盤上得到的Bond的資料，就在緊張打鬥之時小島上空三架英國軍方直升機追蹤Bond的無線電信號趕到並將此幕後主使擒獲帶回MI6總部。此時才發現原來此幕後主使與M夫人早就認識，且早年因M夫人和MI6導致其上顎和面部相連骨架整個損壞，現只能安裝壹個假上顎，而此前壹系列活動均為報復性質。
Bond讓新搭檔，壹計算機高手Q連接洛烏西法電腦以探查資料，在解開電腦密碼的同時，卻不料被反植入破解程序，將MI6所有關閉門窗打開，洛烏西法也逃走。
在此期間，M夫人因丟失硬盤導致探員資料外泄事件被調查被在庭上進行公開辯護。Bond壹路追蹤洛烏西法，期間險些被火車撞死。洛烏西法在獄外早有人接應，逃出後直接去往M夫人辯護庭所在處欲將M夫人殺死。Bond及時趕到阻止了洛烏西法並在未通知任何人情況下將M夫人帶到了自己成長的地方，蘇格蘭壹個叫“skyfall”的莊園。在那裏進行了嚴密布置等待洛烏西法到來。後雙方在槍戰中，M夫人腿部動脈中槍，在莊園老主人攙扶下從屋子密道逃走去到莊園附近壹個廢棄的小教堂裏，Bond也在引燃煤氣罐讓整個屋子爆炸後從密道逃脫。
但M夫人因使用電筒照明還是被洛烏西法發現，Bond也被洛烏西法手下牽制而掉進湖面冰窟窿裏。就在M夫人將要被洛烏西法槍殺的時候，Bond趕到從後面用刀射殺了洛烏西法，然而M夫人最終也因失血過多致死。
Bond回到英國，接到了新的工作檔案，在被問到是否準備好迎接新的工作的時候，壹句"my pleasure"結束全局，字幕出現。
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