Lors d'une mission à Mexico, pendant la fête des morts, James Bond exécute les dernières volontés de l'ancienne M tuée à Skyfall en faisant exploser un appartement où se sont réunis plusieurs terroristes. Bond prend en chasse le seul qui a survécu à l'explosion, Marco Sciarra, qui tente de s'échapper par hélicoptère. Bond s'agrippe à l'hélicoptère et, après un violent combat, jette par dessus bord Sciarra après s'être emparé de l'anneau à motif de pieuvre qu'il portait au doigt. De retour à Londres, Bond est mis à pied par le nouveau M, excédé par les dégâts que Bond provoque alors qu'il ne lui avait donné aucune autorisation. M est justement en pleine lutte avec C, le coordinateur des services de sécurité, qui veut fusionner le MI-5 et le MI-6. C désire également fonder les Neuf Sentinelles : un accord de coopération des services de renseignements de neuf pays, et fermer la section « double-zéro » trop obsolète à son goût.
Bond désobéit à M et se rend à Rome afin d'assister aux funérailles de Sciarra. Bond interroge Lucia, la veuve de Sciarra. Elle lui apprend que son mari faisait partie d'une organisation et qu'une réunion doit avoir lieu le soir même pour trouver un remplaçant à Sciarra. Bond se rend à la réunion en se faisant passer pour un membre de l'organisation grâce à la bague de Sciarra. Au cours de la réunion, Bond aperçoit enfin l'homme qui dirige l'organisation ; Franz Oberhauser; un homme que Bond a bien connu autrefois et dont il était assez proche dans sa jeunesse. Bond reconnait Oberhauser et Oberhauser reconnait Bond. Démasqué, Bond s'enfuit mais se trouve poursuivi par Hinx, un assassin à la solde de l'organisation, qu'il réussit à semer. Moneypenny, grâce à un indice qu'a découvert Bond, comprend que Mr. White, un ancien membre de Quantum fait aussi partie de l'organisation. Bond demande également à Moneypenny de faire des recherches sur Franz Oberhauser qui est censé être mort avec son père dans une avalanche.
Bond se rend en Autriche où il trouve Mr. White, mourant à cause d'un empoisonnement au thallium. Mr. White dit à Bond de trouver sa fille, le Dr Madeleine Swann. Elle le conduira à « L'Americain », ce qui le mènera ensuite à Oberhauser. White se suicide. Bond trouve Swann à la clinique où elle travaille, mais elle est enlevée par Hinx. Bond poursuit les ravisseurs en avion et parvient à les neutraliser, puis il emmène Madeleine pour la mettre sous protection. Tous deux rencontrent Q, qui leur apprend que l'anneau de Sciarra contient des traces qui relient Oberhauser aux dernières aventures de Bond : en effet 007 apprend alors que Le Chiffre, Dominic Greene et Raoul Silva travaillaient tous pour Oberhauser. Swann leur annonce que l'organisation s'appelle Spectre et que « L'Americain » est un hôtel à Tanger.
Le couple se rend à l'hôtel et s'installe dans une suite où White venait chaque année avec son épouse pour leur anniversaire de mariage. Bond découvre qu'il avait construit une salle secrète avec des cassettes vidéo, des armes, des photos et une carte indiquant où se trouve le repaire de Oberhauser, au beau milieu du Sahara. Ils s'y rendent en train, mais sont une fois de plus attaqués par Hinx, que Bond éjecte du train avec l'aide de Madeleine. Quelques heures plus tard, ils descendent à une station perdue en plein désert. Une voiture vient les chercher et les emmène au repaire construit dans un cratère de météorite. Ils sont accueillis par Franz Oberhauser en personne qui leur fait visiter son complexe et leur fait l'éloge de ce qui fait le pouvoir : l'information. Oberhauser l'informe que C fait aussi partie de Spectre, qu'il communique à l'organisation des données du MI-6 et que son programme des Neuf Sentinelles a en fait pour but de permettre à Spectre d'espionner les services secrets de tous les pays concernés. Oberhauser se vante aussi d'être à l'origine de la mort des proches de Bond (Vesper Lynd et l'ancienne M). Oberhauser révèle à Madeleine la raison de sa haine contre Bond : lorsque Bond a perdu ses parents, le père de Franz l'a pris sous sa tutelle et a demandé à son fils de considérer James comme son frère - Franz, guère disposé à partager quoi que ce soit, a provoqué la mort de son père et s'est lui-même fait passer pour mort. Oberhauser leur annonce que désormais il se fait appeler Ernst Stavro Blofeld. Franz torture Bond, qui parvient cependant à s'échapper avec Madeleine en réduisant au passage le complexe en cendres. Oberhauser a cependant survécu à l'explosion même si elle lui a balafré le visage et lui a fait perdre un ?il.
Les anciens locaux du MI-6, dévasté lors du film précédent.
De retour à Londres, Bond et Madeleine rencontrent M, Bill Tanner, Q et Moneypenny ; ils décident d'aller neutraliser C au nouveau QG du MI6 et d'empêcher la mise en marche des Neuf Sentinelles. En route, ils tombent dans une embuscade. M et Q se rendent au nouveau QG pour éliminer C et neutraliser Neuf Sentinelles pendant que Bond est emmené à l'ancien QG en ruine où l'attend Oberhauser qui a pris Madeleine en otage. Au cours de la bataille entre M et C, ce dernier chute et se tue. Pendant ce temps, Bond, dans l'ancien bâtiment du MI-6, désaffecté depuis les événements de Skyfall, réussit à libérer Madeleine et à sortir du bâtiment avant qu'Oberhauser ne le fasse exploser. Oberhauser s'enfuit à bord de son hélicoptère mais Bond et Madeleine le poursuivent en bateau sur la Tamise et finissent par abattre l'aéronef, qui s'écrase sur le Westminster Bridge. Oberhauser sort de l'hélicoptère en flamme et Bond le rejoint. Bond décide d'épargner Oberhauser et laisse à M le soin d'arrêter Oberhauser.
Plus tard, Bond part avec Madeleine à bord de son Aston Martin DB5 désormais reconstruite par Q.
Les agents britanniques James Bond (Daniel Craig), nom de code 007, et Eve (Naomie Harris) sont à Istanbul, pour une mission impliquant le meurtre d'une section du MI6 et le vol d'un disque dur d'ordinateur contenant les identités de tous les agents de l'OTAN infiltrés dans des organisations terroristes.
Bond et Eve prennent le meurtrier en chasse sur ordre de M dans le but de récupérer le disque dur en voiture. Une course poursuite s'engage ensuite à moto sur les toits jouxtant le Grand bazar d'Istanbul et Sainte-Sophie, puis sur un train en direction de la campagne, où Bond est blessé à l'épaule. Les deux hommes luttent sur le toit du train et Bond essaie d'attraper le disque dur. Eve, risquant de voir le meurtrier s'échapper définitivement avec le disque, reçoit de M (Judi Dench) l'ordre express d'abattre la cible. Elle rate son tir et touche Bond, provoquant sa chute du train vers le précipice en contrebas sur le pont d'Adana. Bond est laissé pour mort.
Quelque temps plus tard, M rencontre Gareth Mallory (Ralph Fiennes), le responsable des services secrets et de la Sécurité intérieure britannique, qui lui suggère de prendre sa retraite pendant qu'il en est encore temps et ainsi préserver sa dignité, ce qu'elle refuse. Au retour de la réunion, en piratant l'ordinateur de M, les terroristes provoquent l'explosion du siège du MI6 à Vauxhall Cross : la cyber-attaque tue 8 employés. M jure de trouver les coupables. L'ordinateur piraté de M, quant à lui, affiche un message de menace l'enjoignant à « méditer ses péchés » : la semaine suivante, son ordinateur est de nouveau attaqué, lui donnant un lien vers une vidéo sur YouTube qui révèle les cinq premiers noms de la liste, et menace de réitérer chaque semaine.
Bond, qui a survécu à sa blessure par balle et à sa chute du train, passe le temps en buvant et en faisant l'amour avec des femmes. Lorsqu'il prend connaissance, grâce aux infos d'un journal télévisé, de l'attentat mené contre le MI6, il se résout à rentrer à Londres. Bond est immédiatement conduit dans les nouveaux locaux du MI6 : des anciens réseaux d'abris souterrains datant de la Seconde Guerre mondiale (Churchill War Rooms). Des éclats de balle prélevés dans sa blessure lui permettent d'identifier le meurtrier d'Istanbul : Patrice, un tueur à gages activement recherché. Avant de reprendre le terrain, M lui demande de faire plusieurs tests pour évaluer ses capacités. Malgré son échec aux différents tests de réhabilitation, échec dont il n'est pas informé, Bond est envoyé à Shanghai, à la poursuite de Patrice. Il fait au préalable la connaissance de Q (Ben Whishaw) qui lui remet une micro radio qui le localisera et un Walther PPK ne fonctionnant qu'avec ses empreintes palmaires.
Arrivé à Shanghai, Bond attend sa cible dans un hôtel de luxe. Quand Patrice débarque à l'aéroport, 007 s'y rend et le prend en chasse. Le tueur arrive à destination : il entre dans une tour où il élimine tous les gardes. James Bond le suit jusqu'à un étage élevé, dans un labyrinthe de verre kaléidoscopique illuminé par une affiche publicitaire lumineuse. Alors que Patrice installe un fusil sniper et élimine une cible dans un appartement voisin, Bond surgit et une lutte s'engage entre les deux hommes, durant laquelle le tueur tombe dans le vide sans avoir pu donner à Bond le nom de son employeur. En examinant le matériel de l'assassin, Bond découvre un jeton de casino, qui le conduit à Macao. Sur place, il fait la connaissance de Séverine (Bérénice Marlohe), la complice du tueur d'Istanbul. Issue du marché sexuel de Macao, elle est la maîtresse de son employeur. Celle-ci avertit Bond qu'il est sur le point de se faire assassiner par ses gardes, mais promet à ce dernier son aide à condition qu'il réussisse à tuer son employeur. Les gardes de Séverine, qui la surveillaient, débarquent et jettent Bond dans une fosse où se tient un dragon de Komodo. Il réussit à se sauver avec l'aide d'Eve et parvient à rejoindre Séverine sur son voilier.
Faits prisonniers par l'équipage du bateau, 007 et Séverine sont livrés sur l'île de Hashima à l'employeur de Séverine, Tiago Rodriguez, alias « Silva » (Javier Bardem), un ancien agent du MI6 devenu cyber-terroriste et qui nourrit une grande ranc?ur envers M après que cette dernière l'a supposément trahi et abandonné aux mains des autorités chinoises en 1997, lors de la rétrocession de Hong Kong. Silva tue Séverine sans ciller, mais il est ensuite capturé par Bond, qui a pu au préalable prévenir les secours à l'aide de sa radio miniature. Silva est fait prisonnier et rapatrié à Londres.
De retour dans les locaux du nouveau MI6, Q s'efforce de déchiffrer les données contenues dans le portable de Silva. M rencontre Silva et se souvient de lui : ce dernier veut se venger d'elle car elle l'a trahi alors qu'il était prêt à se suicider pour éviter de parler. Malheureusement, le cyanure d'hydrogène n'a pas fonctionné et Silva est resté défiguré (une partie de sa mâchoire s'est dissoute), mais en vie. Q constate, impuissant, que l'ordinateur de Silva a été programmé pour ouvrir des trappes de sécurité qui mènent vers le métro et permettre son évasion. Bond se lance à sa poursuite dans les tunnels du métro. Silva, habillé en policier, se mêle dans la foule du métro londonien aux heures de pointe. Bond le suit dans un vaste réseau souterrain, mais Silva, faisant exploser un tunnel de métro, le sème et rejoint le palais de Westminster en compagnie de ses complices avant d'ouvrir le feu sur M durant une audience publique consacrée à sa gestion de la crise des exfiltrations d'agents en présence de Mallory et de la Ministre de la Défense. Mallory arrive à la protéger mais est blessé à l'épaule. Bond arrive en renfort et parvient avec l'aide d'Eve et de Mallory à contrecarrer l'attaque et à faire évacuer les personnalités présentes. Bond s'enfuit avec M vers une destination secrète : le manoir Skyfall, en Écosse, propriété familiale où Bond a grandi. Q et Mallory sont les seuls au courant, cette évacuation vers Skyfall a pour but d'y tendre un guet-apens à Silva. En chemin, ils changent de voiture et prennent une Aston Martin DB5.
L'Aston-Martin DB5 du film
Sur place, James retrouve Kincade (Albert Finney), l'ancien garde-chasse de la famille Bond. Le trio est très faiblement armé, mais se prépare à l'assaut à venir. Ils parviennent à repousser une première vague d'assaillants à la solde de Silva en improvisant une série de pièges mortels dans l'ensemble du manoir. M essaie de se battre mais est blessée par balle à la hanche au cours d'une embuscade. Silva arrive en hélicoptère à la tête d'une seconde escouade. Bond, après avoir envoyé M et Kincade à l'abri dans la vieille chapelle via un passage souterrain, fait exploser un bâtonnet de dynamite avec deux bonbonnes de gaz. Le souffle détruit la bâtisse et fait s'écraser l'hélicoptère sur le manoir. Bond se retranche dans le souterrain et part à la recherche de M. Il décide de prendre un raccourci en prenant le lac gelé. Silva arrive et ordonne à son dernier homme de main de tuer Bond, qui décide de tirer sur la glace pour tomber à l'eau avec l'homme de main. Bond et le soldat tombent dans l'eau glacée, dans laquelle Bond étrangle son adversaire.
Silva, qui a réussi à retrouver la trace de M et de Kincade à cause de leur lampe torche allumée, les rejoint à la chapelle et supplie M de le tuer en l'incitant à se suicider (deux morts pour une balle). Bond intervient de justesse et tue Silva en lui lançant un couteau dans le dos. M succombe peu après de ses blessures.
De retour à Londres, Eve décide de se retirer du service actif au profit d'un poste de secrétaire. On apprend à cette occasion que son nom de famille est Moneypenny. Mallory, qui a endossé le nom de code M et est devenu le nouveau responsable du MI6, envoie Bond sur une nouvelle mission.
L'action du film reprend une heure après les évènements de Casino Royale. James Bond interroge M. White pour en apprendre d'avantage sur son organisation. Mais lorsque celui-ci s'enfuit d'une antenne du MI6 à Sienne, M remet en question la loyauté de 007, celui-ci n'ayant que l'objectif de sa vendetta dans sa tête. Envoyé en mission, il croise la route d'un philanthrope sauvage ayant des projets sombres...
James Bond vient d'être nommé agent 00 par le MI6. Après une mission se terminant à la destruction d'une ambassade à Madagascar, Bond est envoyé en vacances à Nassau. Là-bas, il rencontre des agents terroristes qui travaillent pour un certain Le Chiffre. Bond le poursuivra jusqu'au Monténégro et y mènera sa première mission, qu'il surpassera avec au prix d'importants sacrifices...
Lara Croft, une aventurière, hérite d'une mystérieuse horloge de son père, un grand archéologue. Celle-ci pourrait être l'horloge recherchée par une organisation secrète, les Illuminati, et contiendrait un artefact qui aurait le fabuleux pouvoir de contrôler le temps et l'espace...