Во время допроса русского перебежчика Орлова, агент ЦРУ Эвелин Солт узнаёт, что вскоре должна быть выполнена операция под кодовым названием «День Икс». Операция была спланирована ещё в СССР во времена Холодной войны. Суть операции заключалась в том, что Соединённые Штаты Америки должны быть уничтожены путём внедрения русских агентов в спецслужбы страны. На похоронах в Нью-Йорке вице-президента США должен быть убит президента России. Эвелин оказывается под подозрением – в ЦРУ уверены, что она одна из тех, кто был внедрён в структуры русской группировкой. Она вынуждена скрываться, вдобавок к этому пропадает без вести её муж.
Тщательно замаскировавшись, Солт проникает в Церковь, где проходят похороны вице-президента. Она успешно минует все преграды, обойдя серьёзную охрану, и стреляет в президента России. Её арестовывают, забирают в Департамент полиции, но агенту удаётся бежать.
На протяжении фильма фоном показываются кадры из детства главной героини, и с каждым кадром её прошлое всё больше и больше проясняется. Орлов оказывается руководителем той самой российской программы. Он учит детей как правильно расположить к себе американское правительство. Все детишки должны в будущем стать внедрёнными агентами и служить Америке до тих пор, пока не будет объявлен «День Икс».

Орлов тщательно проверяет Солт на предмет преданности своему делу – она успешно проходит проверку. Но стоит Орлову заговорить о продолжении миссии, как Эвелин приходит в ярость и убивает своего учителя и наставника.

Изначально на роль главного героя, имя которому Эдвин Солт, был избран Том Круз. Актёр отказался от съёмок из-за своей загруженности в других проектах.