Joan Stanley (Oscar®-voittaja Judi Dench) on eläkkeellä oleva kirjastonhoitaja. Eräänä päivänä Iso-Britannian salaisen palvelun agentit pidättävät hänet syytettynä maanpetoksesta. Paljastuu, että Joan on yksi viime vuosisadan vaikutusvaltaisimmista vakoojista. Nuori Joan (Sophie Cookson) on 1930-luvulla Cambridgen yliopiston fysiikan laitoksen tähtioppilas, joka saa paikan huippusalaisessa tutkimusprojektissa. Samaan aikaan hän rakastuu palavasti venäläistaustaiseen, karismaattiseen Leoon (Tom Hughes). Uudet tuttavuudet vetävät Joanin mukaansa poliittiseen toimintaan, ja pian Joan on mahdottoman valinnan edessä: Pettäisitkö isänmaasi ja kaikkien rakkaidesi luottamuksen, jos se olisi ainoa keino pelastaa maailma? Perustuu tositapahtumiin.