恋人ダニーにプロポーズされた大学院生のシドニーは、自分がCIAの秘密組織、SD-6の一員であることを彼に打ち明ける。だが、秘密を知ったダニーはSD-6に殺害されてしまう。その後、失意に沈むシドニーは父ジャックからSD-6は犯罪組織だと知らされる

シドニーは担当オフィサーとなったヴォーンの指示を受けながらSD-6の任務を再開するが、SD-6壊滅は遅々として進まない。やがて旧ソ連のファイル回収の任務が与えられ、パートナーのディクソンと共にロシアへ向かう。そしてCIAからも対抗任務が与えられる。

中世の予言者が書いたコードの続きが、スペインの自動車博物館にある2枚目のスケッチに書かれているらしい。シドニーはケースごと確保するためスペインへ飛び、博物館のパーティーへ。そこでロシアのスパイ組織、Kディレクトレートのアンナが現れ、対決する。

暗号を解く為KディレクトレートとSD-6双方が獲得したものを持ち寄りケースを開ける。シドニーとアンナは暗号を暗記、解析を争う。その結果、そのコードはスペインのある教会の座標を示すものと判明。シドニーはそこに納められた「黄金の太陽」入手を命じられる。

シドニーはディクソンと共に、対生物兵器ワクチンの情報を握るドイツ人のシラー博士を、情報と交換にアメリカに逃がす任務につく。同時にヴォーンからシラーと彼と瓜二つの工作員ケルヴィンをすり替えるよう言い渡される。すり替えは無事に成功するが…。

シドニーはヴォーンの情報から母を死なせたのは父ではないかと疑いを持ち始める。シドニーの次の任務はライバル組織FTLの暗号機を奪回することだったが、それは暗殺された受取人のDNAが必要と判明。そこで受取人の埋葬場所を突き止める為、病院へ潜入するが…。

潜伏先の病院でシドニーは拘束され、Kディレクトレートの医師の拷問を受ける。だが一瞬の隙をついてシェパードを連れて脱出。そしてシェパードからダニーの死について新事実を告げられる。一方SD-6でスローンは“モグラ（2重スパイ）”の処分を命じられる。

シドニーはランバルディが設計した時計の修理の為、イタリアへ。その後、SD-6で「黄金の太陽」をその時計にはめてみると星図が現れる。そこに示されたアルゼンチン国境の山に向かうシドニー達は、その地下でランバルディの日記を発見。だが、再びアンナが現れる…。

シドニーが「モグラ」と判定された為、スローンはある罠を仕掛けたシドニー暗殺命令を出す。一方、シドニーは武器商人ハッサンの口座番号入手の為、トスカーナへ向かう。だが、その後の任務でCIAに流していた電波をマーシャルにモニターされてしまう。

スパイ疑惑でシドニーは拷問されそうになるが、何故か任務に同行していたラセックが処刑される。その後シドニーは、ラセックに疑惑がかかるようジャックが細工した事、そして彼が武器商人ハッサンに捕らえられている事を知り、ハッサンの潜伏先のキューバへと向かう。

ヴォーンはシドニーの母の本にあった暗号をKGBの指令と分析。それはジャックがKGBのエージェントと推測されるものだった。そんな中、シドニー達は、ハッサンの亡き後にその地位についたサコーラスのコンピュータから情報を引き出す任務の為、ギリシャへ向かう。

驚愕の事実を知りショックを受けたシドニーは、SD-6を辞めるとヴォーンに打ち明ける。同じ頃、SD-6は武装グループに侵入され、メンバー全員が拘束されてしまう。そのグループのリーダー、コールはSD-6の金庫を狙っていたが…。

コールがビルに誰かいると気付き、降伏しないと人質を殺すと警告。ジャックはシドニーに逃げる時間を与える為に投降する。スローンが稼動させたシステムによる爆発を阻止する為、シドニーは侵入者が金庫のコードを解読する前に3つの爆弾を処理しなければならないが…。

“ザ・マン”が、SD-6襲撃と同じ日にライバル組織FTLも襲撃し、ランバルディの作品と情報を盗んだ事を掴んだスローン。彼は、“ザ・マン”率いる謎の組織がKディレクトレートと接触する日時を探る為、ラスベガスへ飛ぶようシドニー達に命じる。

シドニーは、以前アンナに盗まれたランバルディの日誌が“ザ・マン”の副官サークに渡る前に奪取する任務につく。CIAはSD-6に渡す前にその写真を撮るよう命じる。その後、CIAはその写真を分析、47ページ目の白紙を見つける。

“ザ・マン”と目される男の写真を入手したシドニーはDSR（特別調査部）に拘留される。DSRは47ページに浮かんだシドニーと瓜二つの像の謎を追っていたのだ。その頃、SD-6は“ザ・マン”がロシアン・マフィアに繋がる大物、アレクサンダー・カジノーであると特定する。

ランバルディの日誌に現れた女性に合致した為、FBIに拘束されたシドニーは、特別捜査官ケンダルから予言の内容を聞かされ、DSRの尋問に協力する。一方「予言破り」の計画を立てたジャック達は、ハラッキを脅してシドニーを救出、彼女をイタリアへ向かわせる。

CIAの調査委員会が母ローラが生きているという結論を出したと知ったシドニー。母を捜す為、スローンにSD-6の任務を暫く離れたいと願い出るが、ローラのKGB時代の上司カジノーがらみの任務を与えられる。ウィーンに飛んだシドニーは仮面舞踏会に潜入する。

Kディレクトレートはカジノー暗殺の為、殺し屋スノーマンを雇う。この情報を得たヴォーンはカジノーの居場所を突き止める為、スノーマンを追跡する。一方、データコアの情報を調べカジノーを追跡していたシドニー達は、ローラの画像を見つける。そこには衝撃の事実が…。

シドニーは、コールが盗もうとした液体入りの小瓶を餌にカジノーをおびき出す案を思いつき、ヴォーンと共にアルジェリアの美術館に侵入。ランバルディの工芸品を盗んで、第2の小瓶が見つかったと噂を流す。するとカジノーの右腕、サークが早速食いついてくるが…。

シドニーはサークとの交渉現場に現れたディクソンと格闘し負傷する。ヴォーンはCIAの規定を破り、拘束したサークを一人残しシドニーを救出、その間にSD-6にサークを奪われてしまう。帰国後、デンパサールで戦った女性に既視感を覚えたディクソンは、シドニーに不信感を抱く。

サークに誘拐されたウィルは「サーカンファレンス」について尋問を受け拷問される。一方シドニーは、ウィルとランバルディの書類・薬液との交換を迫られる。その後ハラッキから得た情報を元に、シドニー達はウィル救出の為、台北へ。遂に“ザ・マン”と対面する…。