Le film commence par une quête de James Bond autour du monde, qui consiste à retrouver Ernst Stavro Blofeld, responsable de la mort de sa femme dans le film précédent. Bond le retrouve, tue deux de ses gardes et un homme qui trempait dans de la boue, neutralise Blofeld et le jette dans une mare bouillante, croyant l'avoir tué.
Bond retourne en Angleterre et apprend que des diamants sud-africains disparaissent. Il se rend aux Pays-Bas pour rencontrer une certaine Tiffany Case, qui est censée le renseigner, et il part avec elle pour Las Vegas (Q est aussi du voyage). Mais Bond et Case sont agressés; Bond défait les agresseurs après que Case ait été jetée dans la piscine de leur hôtel.
Bond remonte finalement une piste qui va jusqu'à un laboratoire spatial. Il se fait repérer en tant qu'espion et s'échappe par un véhicule lunaire, semant finalement les trois motards qui le poursuivaient. C'est alors qu'il est fait prisonnier par le SPECTRE, et qu'il découvre que Blofeld a survécu grâce à la chirurgie esthétique : Bond a en fait tué un homme dont le visage a été refait pour qu'on le confonde avec le chef du SPECTRE. Il tue un autre double, mais Blofeld l'emprisonne dans un pipe-line.
Il s'en sort, et retrouve Blofeld jusqu'à une plate-forme pétrolière qui est en fait la base du SPECTRE. C'est de là que s'applique le plan de Blofeld : utiliser les diamants pour fabriquer un satellite de la mort pour enrayer les armes nucléaires partout dans le monde. Avec l'aide de Case, qui aura changé de camp durant tout le film ou presque, il échappe au SPECTRE, et malmène Blofeld dans son sous-marin de fuite. Il s'en suivra des séquelles qui le rendront hémiplégique, comme on le verra dans sa dernière apparition dans Rien que pour vos yeux.
Le film se termine alors que la base est détruite, le satellite mis hors d'état de nuire, et que Bond a tué les deux derniers sbires de Blofeld, Wint et Kidd, en les jetant à la mer depuis son bateau alors qu'ils essayaient de les supprimer (Bond et Case).