Après une grave chute sur scène, Dominika Egorova doit renoncer à sa carrière de ballerine au théâtre du Bolchoi. En perdant son travail, elle perd également son assurance maladie. Elle ne peut donc plus payer les frais médicaux de sa mère. Son oncle, Ivan, une sommité des services d'espionnage russes, lui propose de l'argent si elle accepte une mission. Elle doit séduire un homme d'affaires, qui est tué. Témoin du meurtre, elle n'a pas d'autre choix que de devenir un "Sparrow", une espionne au service du gouvernement. Formée dans une école très spéciale, elle est envoyée à Budapest où elle doit séduire Nate Nash, un espion américain...