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…。